Фамилия Верхоломова образована от прозвища Верхолом. Его основа — два слова: «верх» (в значении «вершина», «верхний») и «ломать». В народной речи так могли назвать человека взбалмошного, «без царя в голове», либо, напротив, того, кто постоянно «ломал голову» над сложными вопросами. Оба значения передают характерную черту — нестандартное, порывистое поведение или напряжённую умственную работу.

Однако есть и вторая, более конкретная версия. Фамилия могла закрепиться за выходцем из села Верхние Верхоломы, которое находится в Орловской области. В этом случае прозвище указывает не на личные качества, а на место жительства предка. Такие топонимические прозвища были обычным делом: человека, переселившегося из Верхних Верхоломов, в новой местности так и звали — Верхолом.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов/-ева присоединялся к основе прозвища, отвечая на вопрос «чей?». Таким образом, Верхоломова — это «дочь (или жена) Верхолома». Словообразовательная модель простая и прозрачная, без редких суффиксов, что говорит о бытовом, недворянском происхождении фамилии.

Стоит заметить, что фамилия редкая и географически привязана к центральным областям России. В документах XVII–XVIII веков встречаются однокоренные варианты — Верхоломов, Верхоломцев, что подтверждает устойчивость прозвища в крестьянской и посадской среде. Версия о «ломающем верх» (например, о буреломе или человеке, ломающем верхушки деревьев) маловероятна: для таких значений в русском языке есть другие, более прямые слова. Поэтому наиболее правдоподобным остаётся объяснение через характер или место жительства.