Фамилия Валялова — редкий пример фамилии, образованной от женского имени. Её основа — тюркское имя Валяла, которое, в свою очередь, восходит к арабскому «вали» (близкий, святой, покровитель). В татарской и башкирской среде имя Валяла могло означать «святой человек», «угодник» или давалось с пожеланием божественного покровительства. Суффикс -ова указывает на принадлежность: буквально «дочь (или жена) Валяла». Такая модель характерна для русских фамилий, но в данном случае она «наложилась» на нерусское женское имя, что встречается среди крещёных татар, мишарей или народов Поволжья, перешедших в православие.

Особенность фамилии в том, что она не мужская, а матримониальная по происхождению. Обычно фамилии на -ов/-ев образуются от мужских имён (Иван → Иванов), но Валялова прямо указывает на женщину по имени Валяла. Это может говорить о том, что фамилию закрепили за потомками вдовы или матери, которая была главой семьи, либо о том, что имя Валяла в конкретном роду давали и мужчинам, но в документах зафиксировали форму «от матки». В русской ономастике такие случаи редки, но встречаются, особенно в регионах, где до середины XIX века велись учётные книги по домохозяйствам, и фамилию записывали по имени женщины-домохозяйки, если муж умер или был в солдатах.

Географически фамилия привязана к Волго-Уральскому региону. Основной ареал — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Самарская области. Встречается также у казанских татар, принявших православие (кряшенов). Поскольку имя Валяла не было распространённым, носителей фамилии немного — это указывает на возможное происхождение от одного общего предка или небольшой родовой группы.

В дореволюционной России носители фамилии Валялова относились к сословию государственных крестьян или мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду таких же «женских» фамилий, как Марьин, Аннин, Татьянин, но с тюркским корнем, что делает её уникальным гибридом русской модели и восточного имени.