Фамилия Металлова встречается реже, чем можно было бы предположить, исходя из её «звучной» основы. Главная особенность здесь — не в корне, а в суффиксе. Перед нами не типичная «профессиональная» фамилия вроде Кузнецова или Плотникова, а скорее прозвищная, образованная с помощью суффикса -ов, который в женском роде даёт -ова. Мужской вариант — Металлов.

Самый прямой и очевидный путь происхождения — от прозвища Металл. В русских говорах так могли назвать человека с твёрдым, несгибаемым характером, «железного» по натуре. В словаре В. И. Даля есть слово «металлический» в переносном смысле — «суровый, чёрствый». Вторая версия, не менее вероятная, — прозвище по внешности или голосу: звонкий, резкий, «металлический» голос или седые, стального оттенка волосы.

Менее распространённая, но допустимая гипотеза — связь с профессией. Хотя прямых названий ремёсел от слова «металл» в русском языке не сложилось, прозвище Металл мог получить мастер по металлу, работавший с ним грубо, «по-металлически», в отличие от тонкой работы ювелира. Однако в этом случае логичнее было бы ждать фамилию Кузнецов или Златоустов, поэтому версия с характером или внешностью выглядит предпочтительнее.

В церковной среде фамилия могла возникнуть как семинарская, «искусственная». Семинаристам нередко давали фамилии по названиям минералов, камней, металлов — как символ твёрдости в вере. В этом случае Металлов — аналог фамилий Златов, Серебров, Каменев. Такие фамилии были распространены в духовном сословии, особенно в XIX веке.

Географически фамилия Металлова не привязана к одному региону. Встречается она рассеянно, что говорит о разных очагах её возникновения: где-то это могло быть прозвище, где-то — семинарская фамилия. В дореволюционных источниках носители фамилии фиксируются и в центральных губерниях, и на Урале, где металлургическое производство было развито исторически, что могло дать дополнительный импульс для появления такого прозвища.

Однокоренные фамилии — Металликов, Металлин — встречаются ещё реже и образуются по другим моделям. Металлова же остаётся самой распространённой из этой группы, но всё равно редкой. Для её носителя это означает, что предок, скорее всего, выделялся характером, а не просто работал с железом.