Фамилия Варлова образована от женского имени Варя, которое является краткой формой нескольких крестильных имён: Варвара, Варнава, Варфоломей. Но самый частый источник — Варвара, имя греческого происхождения, означающее «чужеземка», «варварка». В русской народной среде оно было очень популярно, и его уменьшительные формы — Варя, Варка — дали начало целому ряду фамилий: Варгин, Варин, Варков, Варламов и, соответственно, Варлов.

Суффикс -ов- указывает на типичную русскую патронимическую модель: Варлова — дочь или жена человека по прозвищу Варл. Но откуда взялась форма Варл, а не Варя или Варка? Здесь возможны два объяснения. Первое: в некоторых говорах, особенно на севере и северо-востоке, существовала традиция образовывать прозвища с суффиксом -л-: Варл, Козёл, Мысл — так могли называть человека по его характерной черте или поведению. Второе: Варл могло быть народной переделкой имени Варфоломей, которое в просторечии звучало как Варлам, Варлаха, а в некоторых местностях сокращалось до Варл.

Географически фамилия Варлова встречается в основном в центральных и северных областях России, особенно в Архангельской, Вологодской и Костромской губерниях. Это косвенно подтверждает версию о северном происхождении суффикса -л-. Варловы — не дворянский род, а крестьянская или мещанская фамилия: предки носителя, скорее всего, были свободными хлебопашцами или ремесленниками, которых в документах записывали по отцу — «Иванов сын Варлов» или просто «Варлов».

Редкая деталь: фамилия Варлова стоит в одном ряду с однокоренными Варлыгин, Варлычев, Варлыков, которые тоже образованы от прозвищ с элементом «варл-». В ономастике это называют «гнездом фамилий», и все они восходят к одному корню — имени Варя или Варка. Споров о происхождении почти нет: основная версия — от Варвары, альтернативная (от Варфоломея) возможна, но встречается реже.