Фамилия Костоломова происходит от прозвища Костолом. В старину так называли снаряд для размола костей — кости перемалывали для варки клея или удобрения полей. Поэтому прозвище могло относиться к роду занятий: предок мог работать с костедробилкой, быть костоправом или иметь дело с переработкой костей. Однако это не единственная версия.

В тульских говорах Костоломом называли нищего или калеку, а в новгородских — того, кто шил или носил сермягу, то есть грубый рабочий кафтан. Есть и медицинская версия: прозвище могли дать человеку, больному артритом, ревматизмом или остеопорозом, — болезни, которые «ломают кости». Какое именно значение легло в основу фамилии, зависит от региона, где жил первый носитель.

Словообразовательная модель проста: к основе Костолом добавили суффикс -ов, а затем женское окончание -а. Суффикс -ов типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ или названий профессий. Форма Костоломова — женский вариант, мужской же звучит как Костоломов. Фамилия редкая, её географическое распространение невелико, что указывает на локальное происхождение — скорее всего, из центральных или северо-западных областей России, где бытовали соответствующие говоры.

Сравните с однокоренными фамилиями: Костоломов, Костоглодов, Костогрызов — все они образованы от прозвищ, связанных с костью и действием. Но Костоломова выделяется тем, что исходное слово могло обозначать не только человека, но и предмет, что подчёркивает связь с ремеслом. Точных данных о сословии первых носителей нет, но суффикс -ов указывает на непривилегированное происхождение — крестьян или посадских людей, чьи прозвища закреплялись в документах XVI–XVII веков.