Фамилия Тямолова — это женская форма, а её мужской вариант — Тямолов. Основа фамилии — прозвище или нецерковное имя Тямол, которое, скорее всего, имеет тюркское происхождение. В пользу этого говорит и характерный для тюркских языков корень, и география фамилии: она встречается в Поволжье и на Урале, в зоне активных контактов русских с татарами, башкирами и чувашами.

Самый вероятный источник — татарское слово «тям» (тям, дим) в значении «вкус, смак, удовольствие» или однокоренное «тямле» — «вкусный, лакомый». Прозвище Тямол могли дать человеку, который любил вкусно поесть, был гурманом, либо, в переносном смысле, тому, кто «смаковал» жизнь, умел находить в ней радость. Суффикс -ол в русских фамилиях тюркского происхождения встречается нечасто (сравните с фамилиями типа Бузолов, Чамолов) и обычно указывает на то, что прозвище было адаптировано к русскому произношению ещё в XVI–XVII веках.

Менее убедительная версия связывает фамилию с мордовским (эрзянским) словом «тям» — «глухой, глухой звук». В этом случае прозвище могло относиться к человеку с негромким голосом или, что реже, к глуховатому. Но смысл «вкусный, лакомый» встречается в источниках чаще и логичнее вписывается в модель бытовых прозвищ.

Суффикс -ов указывает на русскую патронимическую модель: Тямолов буквально значит «сын Тямола». Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская. Встречается она довольно редко, что делает её ценной для генеалогического поиска: носители, вероятно, происходят из одного или нескольких близких родов, корни которых стоит искать на стыке современных Татарстана, Башкортостана и Оренбургской области.