Фамилия Кочалкова образована от мужского варианта Кочалков и принадлежит к распространённому типу русских фамилий на -ов/-ев. В основе лежит прозвище или мирское имя Кочалок. Слово «кочалок» в русских говорах имеет несколько значений, и ключевое из них — кочерыжка, то есть твердая сердцевина кочана капусты. В переносном смысле так могли назвать человека коренастого, плотного, невысокого роста, либо упрямого и «крепкого» характером, как кочерыжка.

Вторая, менее очевидная версия, связана с диалектным глаголом «кочаться» — качаться, колебаться. В этом случае Кочалком могли прозвать человека с раскачивающейся походкой, неуклюжего или, наоборот, медлительного и плавного в движениях. Слово «кочалка» в некоторых регионах означало также вальёк для катания белья или скалку — тогда прозвище могло относиться к женщине-прачке или к мужчине, занимавшемуся домашним ремеслом.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Кочалков буквально значило «сын Кочалка» или «из семьи Кочалка». Фамилия фиксируется преимущественно в центральных и южных областях России, где были сильны говоры с характерной акающей фонетикой. Встречается также вариант Кочелков, который мог возникнуть под влиянием местного произношения или переосмысления корня (от «кочель» — кошель, мешок).

В дворянских родословных книгах фамилия не значится — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, возникшая в среде, где прозвища давали по бытовым признакам. Сравните с однокоренными фамилиями Кочанов, Кочаткин, Кочерыжкин — все они имеют либо «капустную», либо «шатающуюся» основу. Таким образом, предки носителей фамилии Кочалкова были, скорее всего, простыми людьми, которых окружающие запомнили по характерной внешности, походке или роду занятий, связанному с домашним хозяйством.