Фамилия Стерлова — женская форма, а её мужской вариант — Стерлов. В русской традиции такие фамилии обычно указывают на принадлежность к главе семьи: Стерлова — «жена или дочь Стерлова». Сама же основа фамилии восходит к прозвищу или нецерковному имени Стерл, и здесь есть несколько версий происхождения.

Самая прямая и правдоподобная версия — связь с названием рыбы «стерлядь». В старину слово «стерл» или «стерлядь» могло быть прозвищем человека, который ловил или торговал этой рыбой, либо же имел с ней какую-то внешнюю или поведенческую ассоциацию (например, узкое лицо или проворность). Унбегаун в своём словаре русских фамилий приводит подобные случаи образования фамилий от названий рыб, и это типичная модель для северных и волжских регионов, где стерлядь была промысловой рыбой.

Вторая версия, менее вероятная, но встречающаяся — от диалектного слова «стерл» в значении «стерильный, бесплодный» (например, о скоте). Однако в русской ономастике прозвища с таким значением редки и обычно имеют более грубую форму. Третья возможность — искажённое немецкое или скандинавское имя, но для этого нет исторических оснований, и фамилия Стерлова выглядит исконно русской по своей морфологии.

Суффикс -ов- типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён, и указывает на патронимическое происхождение (чей? — Стерлов). Фамилия не дворянская и не семинарская (там были бы суффиксы -ский или -ин от церковных имён). Скорее всего, предки Стерловых — крестьяне или посадские люди, жившие в Поволжье или на Севере, где водилась стерлядь. В современной России фамилия редкая, встречается в основном в центральных областях и на Урале, что подтверждает её промысловые корни.