Фамилия Коновалков образована от прозвища или профессии Коновал. В основе лежит слово «коновал» — так на Руси называли народного конского лекаря, человека, который лечил лошадей, а также занимался их кастрацией. Это была распространённая, но не самая престижная профессия, поэтому прозвище могло закрепиться и за тем, кто просто работал с лошадьми, и за человеком с грубоватыми манерами или невысоким социальным статусом.

Суффикс -к- в основе Коновалков указывает на то, что фамилия образовалась не напрямую от прозвища, а через промежуточную форму — отчество от прозвища Коновалок. То есть сначала возникло уменьшительное или бытовое именование Коновалок («сын коновала» или «маленький коновал»), а затем от него — фамилия Коновалков. Такая модель встречается реже, чем прямой переход от профессии на -ов: например, Коновалов — более частая фамилия, а Коновалков — её вариант с дополнительным суффиксом. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был либо сыном коновала, либо сам носил уменьшительное прозвище.

По географии фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям, где коневодство и конное дело имели хозяйственное значение. Встречается она и на Урале, куда переселенцы приносили прозвища с собой. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель с суффиксом -ков от прозвищ на -ок описывается как типичная для восточнославянской ономастики, но для фамилии Коновалков отдельного разбора нет — это сравнительно редкий случай.

В написании возможна путаница с фамилией Коновальков, где мягкий знак указывает на другую основу — Коноваль (от украинского или белорусского варианта «коноваль»). Но русская форма Коновалков твёрдая и более архаичная: она сохраняет исходное произношение прозвища без смягчения.

Если коротко: предок носителя фамилии Коновалков с большой вероятностью был коновалом — лекарем лошадей, а сама фамилия прошла через ступень уменьшительного отчества, что делает её менее частой, чем однотипная Коновалов.