Фамилия Проваленникова — женская форма фамилии Проваленников, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Проваленник. Основа здесь — глагол «провалить» или существительное «провал», что сразу же задаёт необычный и даже драматичный вектор толкования.

Самая прямая версия — прозвище человека, который провалился куда-то (в яму, болото, погреб) и получил уличное имя по этому случаю. В русской традиции такие «ситуационные» прозвища давались охотно: Упал, Разбил, Провалился. Однако более вероятно, что Проваленник — это человек, связанный с каким-либо «провалом» в переносном смысле: либо неудачник (в делах, в карьере), либо, наоборот, тот, кто «провалил» что-то намеренно — сорвал сделку, подвёл общее дело. Прозвища с отрицательной коннотацией в крестьянской среде не считались оскорбительными — они работали как обереги или просто фиксировали заметную черту.

Менее популярная, но лингвистически допустимая версия отсылает к диалектному слову «проваленник» — так в некоторых говорах могли называть заброшенный, провалившийся дом или землянку. В этом случае фамилия указывала бы на место жительства: человек, живший в «проваленнике» (в развалинах, в низине). Географически фамилия редкая, её концентрация выше в Вологодской, Архангельской и Кировской областях — то есть в зоне северных и северо-восточных русских говоров, где архаичная лексика сохранялась дольше.

Суффикс -ник в основе Проваленник типичен для прозвищ, обозначающих лицо по действию или свойству (ср. Гуляка — Гуляльник, Шут — Шутник). Затем к основе добавился патронимический суффикс -ов, что окончательно закрепило фамилию в стандартной модели «сын Проваленника». Женская форма Проваленникова — это уже фамилия жены или дочери Проваленникова, то есть вторичное образование, появившееся в документах с XIX века, когда женщинам стали записывать фамилию мужа или отца в родительном падеже с тем же суффиксом.

Среди однокоренных фамилий — Провалов, Провалин, Провальский, но Проваленников стоит особняком из-за суффикса -ник, который придаёт основе оттенок постоянного качества или профессии. Если Провалов мог быть просто человеком, живущим у провала, то Проваленников — это тот, кто с этим провалом как-то связан деятельно: либо постоянно в него попадает, либо его «проваливает». В метрических книгах XIX века фамилия встречается преимущественно у государственных крестьян и мещан, что подтверждает её народное, недворянское происхождение.