Фамилия Томлова — женская форма, мужской вариант — Томлов. Она образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: с помощью суффикса -ов, который указывает на принадлежность («чей?»). В основе фамилии лежит прозвище или некалендарное имя Томло.

Корень «том-» здесь неочевиден. Самое вероятное объяснение — связь с диалектным глаголом «томить» (мучить, истязать, а также делать вязким, тягучим). В северных и сибирских говорах «томить» означало также «варить в закрытой посуде» или «выдерживать в тепле». Соответственно, прозвище Томло могли дать человеку медлительному, вялому («томному»), либо, наоборот, тому, кто любит «томить» других — надоедать или мучить. Есть и более конкретная версия: в некоторых регионах «томлом» называли место, где топили печь или томили смолу, — тогда прозвище могло относиться к смолокуру или печнику.

Менее распространённая гипотеза выводит основу от тюркского «том» (стена, преграда) или от имени Том (сокращение от Фома). Но для фамилии с русским суффиксальным оформлением диалектное происхождение выглядит убедительнее.

Фамилия Томлова встречается редко. По данным открытых источников, основная зона её бытования — центральные и северные области России (Костромская, Вологодская, Кировская), что хорошо согласуется с севернорусской лексикой «томить». Встречаются также единичные носители в Поволжье и на Урале — вероятно, результат переселений.

С точки зрения социальной истории, Томловы, скорее всего, происходили из крестьян или посадских людей. Фамилии на -ов в этих слоях населения закрепились в основном к XVII–XVIII векам, когда прозвище перешло по наследству и стало родовым именем. Никаких сведений о дворянских родах Томловых в исторических документах не зафиксировано.