Фамилия Змарзлов — одна из тех, что с первого взгляда кажется понятной, но при ближайшем рассмотрении ставит в тупик. Корень «-марз-» или «-морз-» не встречается в ходовых русских прозвищах, а суффикс «-лов» — редкость для фамилий на -ов. Обычно фамилии образуются от основ на твёрдый согласный с помощью суффикса -ов (Иван — Иванов). Здесь же мы видим -лов, что может указывать на основу, оканчивающуюся на -л: скажем, прозвище Змарзло или Змарзел. Такая модель встречается, например, в фамилиях Пугалов (от пугало) или Горелов (от горелый). То есть Змарзлов — это «сын Змарзла» или «из рода Змарзлого».

Самая правдоподобная версия происхождения прозвища — от глагола «замерзать» в его диалектной или просторечной форме. В русских говорах существовало слово «змарзнуть» — сильно замёрзнуть, окоченеть. Прозвище Змарзло могли дать человеку, который постоянно мёрз, кутался, или же тому, кто родился в лютый мороз. Менее вероятна связь с польским «marzły» (зябкий) или чешским «zmrzlý» (замёрзший) — фамилия могла быть принесена переселенцами из западных славянских земель, но для этого нет надёжных исторических свидетельств.

География фамилии подсказывает дополнительный ключ. Змарзловы встречаются в основном в центральных и северных областях России — Вологодской, Ярославской, Костромской. Это регионы, где зимы суровы, а диалектное слово «змарзнуть» было в ходу. В документах XIX века фамилия фиксируется среди государственных крестьян и мещан — то есть предки не принадлежали к дворянству. Сословная принадлежность здесь простая: скорее всего, крестьяне или ремесленники, чьё прозвище закрепилось как родовое имя.

Если сравнивать Змарзлова с однокоренными фамилиями — Мерзлов, Мерзляков, Замерзлов — то бросается в глаза редкая приставка «з-». В русском языке она часто заменяет «с-» в безударном положении (сделать — зделать в просторечии), но может быть и остатком древнего варианта «из-» (измерзнуть). Таким образом, Змарзлов — это не просто «замёрзший», а, возможно, «тот, кто сильно, окончательно замёрз». Фамилия звучит грубовато, но в этом и её историческая достоверность: прозвища редко были ласковыми, зато метко описывали человека или обстоятельства его жизни.