Фамилия Валькова образована от прозвища или имени предка по мужской линии. В её основе лежит слово «валёк» — уменьшительная форма от «вал». Толкований у этого прозвища несколько, и они довольно разные.

Самая вероятная версия связана с нарицательным «вал» в значении «округлый долгий брусок из дерева или другого материала». В старину вальком называли не только деревянный брус для ручного прачечного дела (то, чем выколачивали бельё), но и деталь упряжи, а также часть ткацкого станка. Однако в основе фамилии чаще лежит не предмет, а внешняя черта человека. Вальком могли прозвать неповоротливого, тучного или ленивого человека — по ассоциации с тяжёлым, грузным предметом.

Другое, более редкое объяснение связывает прозвище с физическим недостатком: «вал» в говорах означал опухоль, шишку, поэтому Вальком могли назвать человека, имевшего подобные увечья.

Менее вероятно, что фамилия ведёт начало от сокращённой формы имён Валентин или Валерий. Оба имени восходят к латинскому «valeo» — «быть сильным, здоровым». Уменьшительная форма Валька в этом случае была бы вполне естественной, но она встречается реже, чем прозвищная основа.

В исторических документах фамилия зафиксирована достаточно рано: в «Ономастиконе» С. Б. Веселовского упомянут Вальков Филат Зиновьевич, 1558 год, из Стародуба. Это указывает на то, что уже в XVI веке прозвище Валёк бытовало как родовое имя, а его носители относились к служилому или крестьянскому сословию.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Вальков — сын Валька. Со временем форма закрепилась, и фамилия Валькова (в женском роде) передавалась по наследству. Географически фамилия чаще встречается в центральных и северных областях России, где слово «валёк» было особенно употребительно в быту.