Фамилия Пустовалова чаще всего — это не самостоятельное прозвище, а результат изменения гласного звука в фамилии Постовалова. Такая замена «о» на «у» в народной речи встречается постоянно: так слово проще выговорить, и оно быстрее приживается. Поэтому, чтобы понять корень, нужно смотреть на исходную форму.

Фамилия Постовалова ведет начало от прозвища Постовал. На Дону так называли валяльщиков шерстяных покрывал — полстей. Само слово «полстевал» со временем упростилось в более удобное «постовал»: язык сократил стечение согласных, и ремесло осталось в прозвище. Менее вероятно, что Постовалом прозвали мастера, который шил постолы — грубую обувь из цельного куска кожи, стянутого сверху ремешком. Версия правдоподобная, но уступает первой: валяние полстей было куда более массовым занятием, чем изготовление такой специфической обуви.

Существует и третья версия, связанная с глаголом «постовать» — то есть соблюдать посты, поститься. В этом случае прозвище указывало бы не на профессию, а на особенности поведения предка: возможно, он был набожным человеком и строго держал говения. Но и здесь есть слабое место: глагол этот редкий, и прозвищ от него почти не образовывали.

Отдельно стоит рассмотреть вариант, что Пустовалова могла возникнуть напрямую от прозвища Пустовал. Так могли назвать нерадивого работника — того, кто «валял» впустую, то есть работал спустя рукава. В диалектах глагол «валять» имел широкий смысл — делать, мастерить, возиться, поэтому «пустовал» звучало как приговор лентяю. Однако эта версия менее вероятна: фамилия с «у» в корне почти наверняка вторична, иначе мы бы встречали и другие следы такого прозвища.

Как бы то ни было, прозвище Постовал или Пустовал закрепилось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем легло в основу фамилии. Потомки и домочадцы переняли его, оформив стандартным русским окончанием принадлежности -ов. Так и получилась фамилия Пустовалов.

Сведения о носителях фамилии встречаются в архивных документах разных регионов. В Книге памяти Пермской области есть запись о Пустовалове Григории Николаевиче, родившемся в 1885 году в селе Тойкино Черновского района. Из архивных источников Москвы известен Пустовалов Алексей Алексеевич (1886 года рождения, уроженец села Ново-Бараново Рязанской области, проживал в Москве). В Книге памяти Ставропольского края отмечен Пустовалов Василий Андреевич, родившийся в 1888 году в селе Преградное. Эти разрозненные записи показывают, что фамилия к концу XIX века была уже широко рассеяна по стране — от Пермской губернии до Северного Кавказа, что косвенно подтверждает её давнюю историю и связь с народным ремеслом.