Фамилия Муромова — женская форма, а её мужской вариант Муромов. В основе фамилии лежит не имя и не ремесло, а топоним — название древнего русского города Муром. Это одна из тех фамилий, которые указывают на географическое происхождение человека: предок носителя фамилии мог быть выходцем из Мурома или его окрестностей. Такие «географические» фамилии обычно давали переселенцам, чтобы отличать их от местных жителей: «Иван Муромов» означало «Иван из Мурома».

Суффикс -ов в фамилии Муромов — стандартный русский патронимический формант, который в данном случае работает не с личным именем, а с названием города. По той же модели образованы фамилии Ростовов, Твердов, Казанцев (от Казани), хотя для Казани чаще встречается вариант Казанцев с другим суффиксом. Муромов — более архаичный способ образования, напрямую от названия города без дополнительных суффиксов.

Сам топоним «Муром» имеет финно-угорское происхождение: город получил имя от племени мурома, жившего на Оке до славянской колонизации. Это делает фамилию Муромова не просто указанием на место, но и отсылкой к древней этнической истории северо-восточной Руси.

Встречается фамилия преимущественно в центральных регионах России, особенно в областях, исторически связанных с Владимиро-Суздальским княжеством. Сословно фамилия не была престижной или исключительно дворянской — её могли носить крестьяне, мещане и духовенство. Вариант с ударением на первый слог (Му́ромов) считается более традиционным, но в разговорной речи встречается и ударение на второй.