Фамилия Острерова — женская форма от Остреров. Её основа — прозвище или нецерковное имя Острер. Слово «острер» в русских говорах означало «острый на язык, язвительный, бойкий человек». В словаре Владимира Даля «острер» — тот, кто «острит, зубоскалит». Фамилия образована по стандартной модели: к основе на твёрдый согласный прибавили патронимический суффикс -ов, затем окончание -а для женского варианта. Изначально Остреров — «сын Острера», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с географическим названием. В Псковской и Тверской областях встречаются топонимы Острерово, Остров, Островцы. В этом случае фамилия могла указывать на выходца из такой местности. Однако для фамилии Острерова такая версия слабее: прозвищная основа выглядит естественнее, и в ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна) модель «прозвище + -ов» описывается как основная для русских фамилий.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Остров, Островский, Остриков — показывает, что Острерова стоит особняком. У неё нет суффикса -ск-, который обычно привязывает к географическому объекту, и нет уменьшительного суффикса -ик. Суффикс -ер в основе — редкий, он характерен для прозвищ, образованных от глаголов (ср. «враль» от «врать», «зубоскал»). Это делает фамилию Острерова лингвистически более архаичной и конкретной: она прямо называет качество человека.

Носители фамилии в основном встречаются в центральных регионах России и в Поволжье. В дореволюционных записях Остреровы могли быть крестьянами или мещанами — фамилия не дворянская, без приставок и окончаний на -ский. Сословный состав не реконструируется точнее из-за отсутствия массовых данных.