Фамилия Штомов — редкий случай, когда модель образования почти полностью перекрывает значение корня. Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую форму: «чей?» — сын Штома. Вопрос упирается в само прозвище Штом.

Самая прямая и правдоподобная версия — немецкое или еврейское происхождение основы. В немецком языке Stumm (читается «штум») означает «немой, безмолвный». В качестве прозвища его могли дать молчаливому человеку, а в некоторых диалектах — и глухому. Фамилия Штомов могла возникнуть в среде российских немцев или в еврейских местечках черты оседлости, где немецкий язык был языком быта и администрации. При переходе в русскую среду фамилия легко русифицировалась через суффикс -ов: Штумм → Штумов → Штомов (с редукцией гласного).

Есть и альтернативная, более редкая версия, связанная с южнославянскими языками. В болгарском и сербском што́м — диалектное название растения, похожего на чертополох, или же искажённое «штомак» (желудок). Но эта гипотеза слабее: география фамилии Штомов в России (встречается в Поволжье, на Урале, в Сибири) скорее совпадает с местами расселения немецких колонистов, чем с районами славянской миграции.

Словообразовательная модель здесь необычна тем, что суффикс -ов присоединён к основе, которая в исходном языке уже была фамилией или прозвищем. То есть Штомов — это не «сын немого», а «сын Штома», где Штом — уже готовая немецкая фамилия Stumm. Такие случаи называют «вторичной русификацией»: немецкая фамилия получает русский патронимический суффикс и вливается в общую систему русских фамилий.

В сословном отношении предки Штомовых, скорее всего, были крестьянами или мещанами — среди дворянских родов эта фамилия не зафиксирована. Встречаются варианты написания Штумов и Штомов, что объясняется разной передачей немецкого Stumm на слух.