Фамилия Застрелова — женская форма от Застрелов, а та образована от прозвища Застрел. В основе почти наверняка лежит глагол «застрелить», но не в прямом криминальном смысле, а в промысловом или военном. Застрелом в русских говорах называли меткого стрелка, охотника, который бил зверя с первого выстрела, или солдата, служившего в стрелецких войсках. Прозвище могли дать и тому, кто промышлял застрелом дичи — то есть профессионально добывал мясо для общины или барского стола.

Модель образования простая и массовая: основа на твёрдый согласный (-л) плюс суффикс -ов, дающий фамилию Застрелов. Суффикс -ин здесь был бы неуместен, так как основа не оканчивается на -а/-я. Фамилия типична для северных и центральных областей России, где охотничий промысел был распространён, но встречается и в южных регионах, куда её могли занести переселенцы или служилые люди.

Менее вероятная, но допустимая версия связывает прозвище с диалектным словом «застрела» — заноза или колючка. В этом случае Застрелом называли человека колкого, язвительного или просто худого, «как щепка». Однако охотничья версия убедительнее: в основе фамилий, образованных от глагольных форм, обычно лежит действие, а не предмет. Сравните с фамилиями Стрельцов, Пальцев, Охотников — все они указывают на род занятий или навык.

Фамилия не принадлежит к числу древних аристократических, её носители в массе своей — крестьяне, однодворцы и мещане. В документах XVII–XVIII веков Застреловы фиксируются в Переславль-Залесском уезде и на Урале, куда уходили на заводы. Переход в женскую форму Застрелова происходит по стандартному правилу: для замужних женщин и дочерей.