Фамилия Вальнова — женская форма, а её мужской вариант Вальнов. Основа здесь — прозвище или нецерковное имя Вальня, Вальна, которое, скорее всего, было связано с глаголом «валять». В старину так называли человека, занятого валянием войлока или шерсти — ремеслом, которое требовало силы и сноровки. Валяльщик, или «вальня», был мастером, делавшим валенки, кошмы, войлок. Фамилия закрепилась за его потомками, а суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Вальни».

Вторая версия, менее вероятная, но имеющая право на существование, — связь с диалектным словом «вальный», то есть «общий, совместный». В некоторых говорах «вальня» могло означать «складчина» или «мирское дело». Тогда прозвище могли дать человеку, который организовывал общие работы. Однако объяснение через профессию выглядит убедительнее: фамилии от ремёсел (Кузнецов, Столяров, Плотников) — одни из самых распространённых в России, и Вальнов вписывается в этот ряд.

Географически фамилия встречается в центральных и северных областях России, где валяльный промысел был развит исторически, — в Тверской, Ярославской, Вологодской губерниях. Встречается и вариант с ударением на первый слог — Ва́льнова, что может указывать на местный говор. С точки зрения словообразования, это типичная «патронимическая» модель, но с редкой основой: корень «валь-» в таких фамилиях, как Валуев или Валиков, встречается чаще, а вот Вальнов — более редкий случай.

Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего Вальков (от Валько — уменьшительное от имени Валентин или от того же «валять») и Вальцев. Но Вальнова стоит особняком: она не от имени, а напрямую от прозвища по занятию, что делает её историю более прозрачной.