Фамилия Паломова — женская форма, а её основа, мужская фамилия Паломов, образована от прозвища или мирского имени Палом. Само слово «палом» в русских говорах неоднозначно. Самая вероятная версия связывает его с диалектным «пал» — огонь, пожар, выжженное место в лесу или степи. Тогда Палом — это человек, живший на таком пожарище, либо тот, кто выжигал участки под пашню (палил лес). В северных и сибирских говорах «палома» могла означать и просто лесную гарь, и валежник после пожара.

Менее распространённая, но возможная гипотеза — связь с профессиональным прозвищем Паломщик. В старину так называли не только паломников (от искажённого «паломник»), но и тех, кто занимался изготовлением пальмовых ветвей для церковных обрядов — ремесло, известное в некоторых монастырских хозяйствах. Однако для фамилии Паломов этот путь менее вероятен: суффикс -ов указывает на отчество от прозвища, а не на профессиональную принадлежность.

Суффикс -ов в фамилии Паломов — стандартный патронимический, то есть буквально «сын Палома». Фамилия имеет все шансы быть исконно русской, а не заимствованной, и встречается в основном в центральных и северных регионах России, где были распространены подсечно-огневое земледелие и соответствующие говоры. Встречается вариант с ударением на второй слог — Паломов, что характерно для вологодских и архангельских говоров.

Таким образом, предок носителей фамилии Паломовых, скорее всего, был человеком, так или иначе связанным с огнём и выжиганием леса, либо жил на месте старого пала. Это прозвище, данное по месту жительства или роду занятий, со временем закрепилось как фамилия.