Фамилия Козьмова — женская форма от мужской Козьмов, которая по происхождению является притяжательным прилагательным. В основе лежит каноническое крестильное имя Козьма (церковнославянская форма от греческого «Космас»). В русском языке имя Козьма долго конкурировало с народной формой Кузьма, и фамилии от этих вариантов разошлись: Козьмовы — это, как правило, потомки тех, кто в документах (церковных записях, переписях) фиксировался именно через «з» и «ь», а не через «у». Суффикс -ов указывает на прямое родство: «чей?» — Козьмов, то есть сын человека по имени Козьма.

Любопытно, что фамилия Козьмов (и её женский вариант) встречается заметно реже, чем массовая Кузьмин, Кузнецов или даже Кузьмов. Это позволяет предположить, что она закрепилась в основном в среде, где придерживались книжной, церковной нормы произношения — у духовенства и приказных людей. В среде крестьян и посадских имя чаще звучало как Кузьма, поэтому и фамилии образовывали от этой формы. Козьмовы могли быть выходцами из семей, где имя Козьма давали в честь святого Космы (брата Дамиана), и запись в метрических книгах велась строго по уставу.

Само имя Козьма в переводе с греческого означает «украшение» или «мир». Но в фамилии это значение стёрлось — она говорит не о характере предка, а о его имени. При разборе слова обращает на себя внимание редкое для русских фамилий сочетание мягкого знака перед «о»: Козьмов, а не Козмов. Этот графический след церковнославянской традиции — одна из деталей, по которой можно отличить фамилию от более поздних или просторечных вариантов.

Точных географических привязок для Козьмовой нет, но по данным современных телефонных справочников и архивных выборок, носители фамилии встречаются в центральных областях России и в Поволжье, что совпадает с зоной распространения церковного варианта имени. Встречается и вариант написания Козьмова через «о» под ударением — на второй слог, что характерно для южнорусского акающего говора.