Фамилия Обувалкина — женская форма фамилии Обувалкин, и её разговорная, почти шутливая основа сразу бросается в глаза. В отличие от многих фамилий, образованных от официальных имён или названий профессий, эта происходит от прозвища, данного человеку за манеру поведения или внешний вид. Прямое значение — «та, кто обувает», но в бытовом контексте XVIII–XIX веков так могли назвать не просто сапожника или башмачника, а скорее человека, который медленно, неуклюже или с прибаутками обувается, либо того, кто постоянно возится с обувью — меняет, чинит, подгоняет. В крестьянской и мещанской среде прозвища на «-алка» были характерны для людей с яркой, часто комичной чертой: говорилка, стучалка, обувалка.

Словообразовательная модель здесь нестандартна. Суффикс «-к-» в основе «Обувал-» указывает на прозвище, образованное от глагола «обувать» с помощью продуктивного в народной речи суффикса «-лк(а)». Такие прозвища редко становились фамилиями в дворянской среде, но в среде однодворцев, государственных крестьян и посадских людей они фиксировались охотно. Фамилия Обувалкина могла закрепиться в регионах, где было развито сапожное ремесло или где прозвища давали особенно охотно — например, в южнорусских губерниях (Тульская, Рязанская, Орловская) и в Поволжье.

Интересно, что фамилия сохранила редкий для русского ономастикона суффиксальный комплекс «-алкин». По подсчётам исследователей, фамилии на «-алкин» встречаются в десятки раз реже, чем на «-ов» или «-ин». Это делает Обувалкину не просто фамилией с понятным корнем, а лексическим свидетельством живой народной речи, где прозвище не стеснялось быть простым и наглядным.

Если опираться на работы Б. Унбегауна, такие фамилии обычно относятся к «прозвищным» и часто возникали в среде, где официальное имя было менее важно, чем бытовая характеристика человека. Географически фамилия Обувалкина (и мужская Обувалкин) встречается спорадически, без явного гнездового ареала, что типично для прозвищ, возникших независимо в разных местах. Сословная принадлежность предков, скорее всего, — крестьянство или ремесленники, поскольку в купеческих и дворянских родах такие «сниженные» формы почти не приживались.