Фамилия Подвалинова — женская форма фамилии Подвалинов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Подвалина. Основа здесь — глагол «подвалить» в одном из его старых значений. В русских говорах «подвалить» означало не только «придвинуть, добавить», но и «подойти, пристать, нагрянуть», а также «подделать, обмануть». Соответственно, Подвалиной могли прозвать человека, который неожиданно появлялся, приставал с разговорами или, напротив, был умелым подхалимом и льстецом (отсюда же диалектное «подвалиться» — подольститься).

Модель образования типична для русских фамилий, закрепившихся в XVI–XVII веках. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Подвалинин, со временем редуцировавшийся до Подвалинов. В этом отношении фамилия стоит в одном ряду с Подваловым, Подвальным, Подвальновым — все они восходят к той же корневой основе, но каждый со своим оттенком смысла. Подвалов, например, мог означать того, кто живёт у вала (оборонительного сооружения), а Подвалинов — человека, получившего прозвище за характер или поступок.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским регионам, особенно к бывшим Тульской, Рязанской и Тамбовской губерниям. В этих краях слово «подвалина» фиксируется в значении «пристройка, навес» или «нижний брус избы» — не исключено, что в отдельных случаях прозвище давали плотнику, делавшему такие подвалины, или хозяину дома с характерной пристройкой. Однако основная версия — прозвищная, от глагола, — выглядит убедительнее, поскольку фамилии на -ин от названий построек встречаются реже, чем от личных характеристик.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается в основном у крестьян и мещан, что типично для «прозвищных» фамилий без дворянского суффикса -ский. Знатных родов Подвалиновых история не знает — это фамилия простого люда, чьё прозвище когда-то метко подмечало особенность человека.