Фамилия Вархолов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от массовых фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), основа «Вархол» не встречается в святцах и не имеет очевидного славянского корня. Это сразу указывает на то, что перед нами, скорее всего, прозвище или адаптация иноязычного слова.

Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с диалектным словом «вархол» или «вархоль». В русских говорах, особенно северных и сибирских, так могли называть неопрятного, растрёпанного человека или, наоборот, нелюдимого, «дикого» (сравните с «варнак» — каторжник, бродяга). В этом случае прозвище Вархол получал человек с небрежной внешностью или замкнутым характером, а его потомки становились Вархоловыми. Суффикс -ов стандартно указывает на принадлежность: «сын Вархола».

Существует и финно-угорский след. В регионах русского Севера (Архангельская, Вологодская области), где веками шло смешение с карелами и коми, фамилия могла возникнуть от местного слова. Например, «варх» в некоторых диалектах коми означает «ворон» — птица, с которой связывали колдовство или нечистую силу. Тогда Вархол — человек, похожий на ворона (чёрный, крикливый, или, напротив, вороватый). Такое прозвище легко закреплялось в качестве фамилии.

Третья, менее вероятная версия — от имени Варфоломей через народную форму Вархол. В русском языке апостола Варфоломея в быту часто сокращали до Варфоломей, Вахрамей, Фоломей. Форма «Вархол» могла возникнуть в результате стяжения: Варфоломей → Вархоломей → Вархол. Однако это спорно, так как обычные народные варианты этого имени — Варлам, Вахрамей, а не Вархол.

Написание фамилии устойчивое, с буквой «о» в корне. Вариант «Вархалов» (с буквой «а») встречается крайне редко и, скорее всего, является ошибкой переписчиков или результатом акающего произношения. Географически фамилия Вархолов тяготеет к северным и центральным областям России, но не образует крупных гнёзд — это редкая, штучная фамилия.