Фамилия Коноваленков происходит от прозвища Коновал, которое образовано от двух основ: «конь» и «валять». В Древней Руси глагол «валять» имел значение «лечить», поэтому Коновалом называли человека, который занимался лечением лошадей, то есть ветеринара. Эта профессия была востребованной в крестьянском и казачьем быту, где конь был и помощником в хозяйстве, и боевым товарищем. Прозвище закреплялось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем легло в основу фамилии.

Коноваленков — отчество второго порядка: сын Коноваленко и внук Коновала. Суффикс -енко- указывает на возможное украинское происхождение фамилии. В украинской ономастике фамилии на -енко массово формировались в XVI–XVII веках и обозначали потомка по мужской линии. Когда носитель такой фамилии переселялся в великорусские земли, к ней могли добавить типичный русский суффикс -ов, чтобы адаптировать к местной модели. Так появилась двойная огласовка: Коноваленков, а не просто Коноваленко.

Фамилия эта редкая и географически привязана в основном к южнорусским и украинским регионам, особенно к бывшим землям Войска Донского и Слобожанщине. Встречается она и у потомков однодворцев — государственных крестьян, которые несли пограничную службу и нередко сохраняли прозвищные фамилии в неизменном виде. Окончательно говорить о точном времени и месте происхождения фамилии Коноваленков можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований, но её основа — прозвище по ремеслу — понятна без словарей.