Фамилия Котолупова — женская форма фамилии Котолупов, и её происхождение напрямую связано с прозвищем, которое звучит необычно даже для русского уха. В основе лежит соединение двух слов: «кот» и «лупить» (бить, колотить). Прозвище Котолуп могли дать человеку, который, по слухам или в шутку, бил котов, либо же, что более вероятно, отличался драчливым, «кошачьим» нравом — вспыльчивым и цепким. В народной речи слово «котолуп» могло означать задиру или того, кто «дерет котов» — то есть ссорится, затевает драки.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище + патронимический суффикс -ов, дающий значение «чей?» — «сын Котолупа». Фамилия закрепилась в южнорусских и поволжских областях, где диалектная лексика активно использовала подобные сложные прозвища. Встречается вариант Котолупов без изменений, а также однокоренные Котолуповский, но Котолупова — одна из самых узнаваемых форм.

Интересно, что в говорах слово «котолуп» могло иметь и более узкое, профессиональное значение: так иногда называли человека, занимавшегося снятием шкур с кошек (для шапок или рукавиц). Это маловероятно, но не исключено — в старые времена кошек били не столько ради жестокости, сколько ради дешёвого меха. Однако в ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) основная версия остаётся поведенческой: прозвище по характеру.

В отличие от фамилий на -ин (Котофеев, Кошкин), суффикс -ов указывает на более позднюю или более «книжную» фиксацию прозвища в документах. Котолуповы не были дворянами — это крестьянская или посадская фамилия, которая встречается в переписях XVIII–XIX веков по Тамбовской, Воронежской и Саратовской губерниям. Сегодня носительниц фамилии Котолупова больше всего в Самарской области и в Москве.