Фамилия Тяжолов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с характером или поведением, а не с физическим весом. Вопреки первому впечатлению, «тяжёлый» человек в народной речи — не обязательно грузный. Чаще так говорили о человеке с тяжёлым нравом: неуживчивом, мрачном, неуступчивом. В старину это могло быть и прозвище медлительного, неповоротливого работника, но основное значение — «нелёгкий в общении». От этого прилагательного и образовали фамилию с помощью типичного русского суффикса -ов, указывающего на принадлежность: «сын Тяжола» (где Тяжол — усечённая форма прозвища Тяжёлый).

Словообразовательная модель здесь простая, но с одной особенностью. В корне мы видим чередование: «тяжёл» в прилагательном, но в фамилии — «тяжол». Это не ошибка, а отражение старого произношения или диалектного написания. В говорах, особенно северных и южных, «ё» под ударением могло переходить в «о»: тяжолый, а не тяжёлый. Такая орфография встречается в документах XVII–XIX веков, и фамилия закрепилась именно в этом варианте. Поэтому Тяжолов и Тяжелов — не одно и то же: вторая фамилия, с «е», могла возникнуть от другого прозвища (например, «Тяжела» — так звали медлительного человека) или под влиянием книжного произношения.

Географически фамилия Тяжолов — южнорусская. По данным переписей и метрических книг, её носители чаще всего встречались в бывших Тамбовской, Воронежской и Рязанской губерниях. Там же фиксировались и однокоренные фамилии: Тяжов, Тяжин, Тяжких. Последняя форма — с окончанием -их — характерна для северных областей, но в южных губерниях она редка, что подтверждает локальность именно варианта Тяжолов.

Сословная принадлежность предков, скорее всего, крестьянская или однодворческая. Фамилия не встречается в дворянских родословных книгах, а её основа — бытовое прозвище, а не церковное имя или профессиональное занятие. В среде однодворцев, живших на южных рубежах России, такие прозвища-характеристики были особенно распространены: они метко схватывали черту человека и передавались детям без изменений.

Если говорить о версиях происхождения, не связанных с характером, то одна из них — от слова «тяж» (старое название веса или гири). Но это маловероятно: прозвище Тяжол в этом случае означало бы «человек, похожий на гирю» или «тот, кто носит тяж», что звучит натянуто. Более правдоподобно, что фамилия просто сохранила диалектное произношение слова «тяжёлый», и предок носителя фамилии был известен в округе своим непростым нравом.