Фамилия Водомерова — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано не с характером или внешностью, а с конкретной профессией или должностью. Водомером в русских говорах могли называть человека, который следит за уровнем воды: либо на мельнице, регулируя подачу на колесо, либо на речном транспорте, где вручную промеряли глубину фарватера, чтобы не посадить баржу на мель. В словаре Даля «водомер» — это и инструмент, и человек при нём, так что фамилия из числа тех, что указывают на занятие предка без дополнительных иноязычных заимствований.

Суффикс -ов- в форме Водомерова (мужской вариант — Водомеров) типичен для русских фамилий, образованных от названий профессий или прозвищ на твёрдый согласный. Встречаются и параллельные варианты вроде Водомеркин или Водомерский, но они гораздо реже и, скорее всего, возникли в других регионах независимо. Географически фамилия Водомеров тяготеет к центральным и северным областям России, где было развито речное судоходство и водяные мельницы — Вологда, Архангельская область, Вятка.

Интересно, что в церковной среде фамилию могли дать и семинаристу — как «говорящую» искусственную фамилию, образованную по той же модели, что и Водоносский или Ветроумов. Но для Водомеровой это маловероятно: прозвищная основа слишком конкретна и приземлена, чтобы её выбрали в духовном училище. Скорее всего, первый носитель фамилии действительно мерил воду — лотом, шестом или глазомером, и это занятие было настолько заметным, что закрепилось за родом.