Фамилия Валлямова — редкий случай, когда внешний облик слова почти не даёт подсказок о его происхождении. На слух она кажется то ли тюркской, то ли финно-угорской, то ли вовсе искусственной. Однако если присмотреться к основе «Валлям», становится ясно, что перед нами — вариант написания мусульманского имени Валиам, Валиулла или Валиахмет.

Ключ к разгадке — в фонетике. В русских метрических книгах и переписях XIX века арабские имена с гортанным звуком «айн» и долгим «и» нередко записывали на слух как «Валлям» или «Валлам». Основа восходит к арабскому «вали» (друг, приближённый, святой) в сочетании с «Аллах» — то есть «Валиулла» означает «друг Аллаха». Суффикс -ов-а (женская форма) типичен для русской модели образования фамилий от отчества: Валлям — сын Валляма — Валлямов, а для женщины — Валлямова.

Географически фамилия тяготеет к регионам с татарским и башкирским населением: Закамье, Предуралье, юг Урала. Встречается также у чувашей и мордвы-каратаев, принявших ислам. В дореволюционных записях можно найти варианты «Валиамов», «Валлямов», «Валиуллин» — это однокоренные образования от того же имени, но с разной степенью русификации. Двойное «л» в корне — не ошибка, а отражение твёрдого произношения: в татарском языке звук «л» в позиции перед «я» звучит более напряжённо, и писарь передавал это удвоением.

Сословно носители фамилии в основном были государственными крестьянами или мещанами, реже — купцами. Дворянских родов с такой фамилией нет. В советское время фамилия не менялась и не адаптировалась, сохранив исходное написание. Сегодня Валлямова — одна из тех фамилий, которые по звучанию кажутся загадкой, а на деле просто несут в себе имя, данное предку при рождении.