Фамилия Палова — женская форма фамилии Палов, и её происхождение почти наверняка связано не с глаголом «палить» или существительным «пал», а с личным именем или прозвищем. В основе лежит краткая форма крестильного имени Павел — Пал. В русской народной традиции, особенно в северных и центральных губерниях, имя Павел в бытовом общении сокращали до Пал, а от него образовывали фамилии с суффиксом -ов: Палов, а затем и Палова. Такая модель типична: Иван → Иванов, Пётр → Петров, Павел → Палов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «из рода Пала», то есть потомок человека по имени Пал.

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от прозвища Пал, которое в некоторых говорах означало «опалина», «выжженное место» или «пожниво». В этом случае прозвище мог получить человек, живший на палу — выжженном под пашню участке леса, либо крестьянин, занимавшийся подсечным земледелием. Однако эта версия спорна: прозвища от нарицательных слов с таким значением встречаются реже, чем сокращения от канонических имён. Ономастический словарь Б. Унбегауна подтверждает, что фамилии на -ов, образованные от усечённых форм имён, — массовое явление, и Палов в этом ряду не исключение.

Географически фамилия Палова (и Палов) встречается преимущественно в центральной России и Поволжье, но не имеет узкой региональной привязки. В дореволюционных переписях носители фамилии чаще всего были крестьянами, реже — мещанами. Сословная принадлежность не отличалась от основной массы русского населения: фамилия демократичная, без дворянского суффикса -ский.

Особенность написания — безударное окончание -ова, которое на слух неотличимо от -ева, но в документах закрепилось именно как Паловы. Если искать однокоренные фамилии, стоит обратить внимание на Павлов — более распространённый вариант от полной формы имени, и на Палюхин, Палкин — от других производных форм того же Павла. Фамилия Палова, таким образом, хранит следы бытового произношения, которое в XVIII–XIX веках было обычным для крестьянской среды.