Фамилия Тамбова ведет начало от прозвища Тамбовец. Так в старину называли уроженца Тамбова или человека, долго жившего в этих краях. Сама фамилия — типичный пример модели, где прозвище по месту жительства превращается в родовое имя: сначала человека дразнили «тамбовцем», а его дети и внуки уже официально записывались Тамбовыми. Форма Тамбова — это либо женский вариант фамилии, либо северорусское или украинское «окающее» произношение, где окончание -ов в бытовой речи стягивается до -а.

Город, давший прозвище, появился 17 апреля 1636 года. Государев стольник и воевода Роман Боборыкин заложил крепость как опорный пункт Московского государства в районе Дикого Поля — земель, где постоянно угрожали набеги кочевников. Место выбрали близ переправы через реку Цну, напротив устья реки Тамбов (сейчас она зовется Лесной Тамбов). Но удобным этот участок не оказался: почва под крепость не годилась, и город перенесли на двадцать верст ниже по течению Цны. Название, вопреки распространенному заблуждению, закрепилось за новым местом, а река сохранила старое имя.

Редкость фамилии объясняется просто: прозвище Тамбовец могли получить не все жители города, а лишь те, кто уезжал на другие земли и там выделялся своим происхождением. Внутри самого Тамбова такое прозвище никому бы не дали — там все были тамбовцами. Поэтому предки носителей фамилии, скорее всего, переселенцы XVII–XVIII веков, которые осели в других губерниях, но сохранили память о малой родине в родовом имени.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Тамбовцев, Тамбовский, Тамбовщиков, — то Тамбова стоит ближе к простонародной традиции: без суффиксов -ец и -ск, которые добавляли дворянам и духовенству. Такую форму чаще записывали за крестьянами и мещанами, что косвенно указывает на социальное положение первого носителя. В документах XIX века фамилия встречается в основном в южнорусских и поволжских губерниях, куда тамбовские крестьяне уходили на заработки или переселялись на новые земли.