Фамилия Тлямова — женская форма от Тлямов, и её разумнее рассматривать в мужском варианте, чтобы понять корень. С первого взгляда бросается в глаза нетипичное для русских фамилий начало «Тля-». В русском языке слово «тля» означает мелкое насекомое-вредителя, но прозвище Тля вряд ли было бы оскорбительным — в крестьянской среде такие бытовые прозвища давали за маленький рост, суетливость или незначительную внешность. Однако маловероятно, что фамилия образована прямо от этого слова: суффикс -ов/-ев указывает на принадлежность, но основа «Тлям» не имеет очевидных русских параллелей.

Скорее всего, фамилия Тлямов — тюркского или кавказского происхождения. В башкирском, татарском и казахском языках есть корень «тлям» или «тләм», который связан с понятием «просьба», «мольба», «желание». В этом случае имя или прозвище Тлям могло означать «проситель», «желанный» или даже «тот, кого выпросили у Бога» — так называли долгожданного ребёнка. Суффикс -ов/-ев в таких фамилиях обычен для русификации тюркских имён: Тлямов буквально — «сын Тляма».

Географически фамилия Тлямова распространена среди народов Северного Кавказа, особенно у адыгов и кабардинцев, а также встречается у башкир и татар. В адыгских языках возможна связь с основой «тлям» как вариантом имени Тлямбий (где «бий» — князь, господин). Так что предки носителя фамилии могли быть либо желанным ребёнком в тюркской семье, либо представителем адыгского рода, где имя Тлям указывало на высокое положение.

В написании фамилии нет вариаций — она стабильно фиксируется как Тлямов/Тлямова, без перехода в Тлямовъ или Тлямова. Это говорит о том, что её русификация произошла поздно, в XIX–XX веках, когда фамилии уже записывали по единым правилам. Социальный состав носителей — в основном крестьяне и горцы, без следов дворянства, что типично для фамилий, образованных от личных имён.