Фамилия Продолоб — редкий случай, когда прозвище почти полностью сохранилось в неизменном виде, лишь обрастая типичным русским суффиксом принадлежности. В основе лежит прозвище Продолоб, которое, скорее всего, носило ироничный или насмешливый характер. Слово «продолобый» в русских говорах означало «упрямый», «своенравный», «тот, кого не переспорить». Буквально — «пробивающий лбом», то есть человек, который идёт напролом, не слушает доводов. Такие прозвища давали в крестьянской среде за характер: не столько за физическую силу, сколько за упёртость и неуступчивость.

Словообразовательная модель проста: основа «продолоб» плюс фамильный суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Продолобов сын, то есть потомок Продолоба). Исходное прозвище могло быть и двусоставным: «про-» (сквозь, через) + «долоб» (вариант «долб» — долбить, пробивать). В этом случае смысл тот же — «пробивающий лоб», «долбящий лбом». В говорах слово «долоб» встречалось редко, но как часть прозвища вполне могло закрепиться.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, где бытовали диалектные слова с корнем «долб-». Встречается она нечасто, и это не случайно: прозвище Продолоб — яркое, почти бранное, поэтому его могли дать в одной локальной общности, а за её пределами оно не прижилось. В письменных источниках XVII–XVIII веков подобные прозвища фиксировались среди крестьян и посадских людей, но найти конкретного носителя по фамилии Продолоб в документах того времени — задача сложная из-за редкости.

В отличие от более распространённых фамилий на -ов (Иванов, Петров), Продолоб не связан с крестильным именем, а целиком построен на бытовом прозвище. Это значит, что предок носителя фамилии был человеком с ярко выраженной чертой характера, которую окружающие запомнили и передали в фамилию. В современном русском языке слово «продолобый» вышло из употребления, но фамилия сохранила его как историческую метку.