Фамилия Водомесова образована от прозвища Водомес, в основе которого лежит соединение двух корней: «вод-» (вода) и «-мес-» (месить). Такая модель сложения двух основ характерна для древнерусских прозвищ, которые часто давали по характерному действию или занятию. В данном случае прозвище могло получить человек, который «месит воду» — то есть занимается бесполезным, бессмысленным трудом. В народной традиции так нередко называли нерадивого работника, который делает вид, что работает, а на деле лишь создаёт видимость активности. В этом же ряду стоят ироничные прозвища вроде Ветрогон или Пустобрех.

Однако есть и другая, более конкретная версия. «Месить воду» могло означать и реальное ремесло — например, работу с глиной или тестом, где вода была необходимым компонентом. В этом случае прозвище Водомес могло закрепиться за гончаром, пекарем или строителем, которые постоянно имели дело с водянистыми смесями. Такие «профессиональные» прозвища были широко распространены на Руси: они заменяли фамилию до их официального закрепления в XVI–XVII веках. Потомок человека по прозвищу Водомес со временем получил фамилию Водомесов (для мужчин) и Водомесова (для женщин).

Суффикс -ов- в фамилии указывает на типичную русскую модель образования от прозвищ, заканчивающихся на твёрдый согласный. Это одна из самых распространённых моделей, по которой возникли тысячи русских фамилий. Фамилия Водомесова встречается редко, что говорит о её локальном происхождении — скорее всего, она закрепилась в одном или нескольких соседних сёлах. Ономастические словари (например, работы Б. Унбегауна) подтверждают, что подобные «говорящие» прозвища часто возникали в крестьянской среде и не переходили в дворянские роды.