El topónimo Villamayor pertenece al amplio grupo de nombres de lugar formados por el sustantivo villa y un adjetivo calificativo, uno de los procedimientos más característicos de la toponimia castellana medieval. Comparte esta estructura con denominaciones como Villanueva, Villavieja, Villaseca, Villafranca o Villahermosa, aunque el significado del adjetivo mayor presenta rasgos propios que lo distinguen de todos ellos.

El primer elemento, villa, procede del latín VILLA, que en época romana designaba una explotación agrícola con su residencia principal. A partir de la Alta Edad Media el término evolucionó semánticamente hasta adquirir el significado de "núcleo de población", y, desde los siglos XI y XII, pasó a designar una localidad dotada de personalidad jurídica propia y de un territorio dependiente, generalmente superior al de una simple aldea. Esta nueva acepción explica la extraordinaria productividad del elemento villa en la toponimia medieval de los territorios repoblados.

El segundo componente, mayor, continúa el comparativo latino MAIOR "más grande", "más importante". En la toponimia no debe interpretarse necesariamente en sentido estrictamente dimensional, sino, sobre todo, jerárquico o funcional. Villamayor significa, por tanto, "la villa principal", "la villa de mayor entidad" dentro de un determinado territorio o de un conjunto de asentamientos. El adjetivo expresa una relación de preeminencia respecto de otras poblaciones próximas, sin que sea preciso identificar siempre cuál era el término de la comparación.

A diferencia de Villahermosa o Villabuena, que constituyen topónimos claramente encomiásticos, o de Villaseca, que describe una característica física del terreno, Villamayor responde a un criterio organizativo y administrativo. El nombre refleja la posición predominante que la población ocupaba en el proceso de estructuración del territorio durante la repoblación medieval. Es probable que, en muchos casos, designara el núcleo principal de una demarcación en la que existían otros asentamientos menores dependientes de él. La difusión del topónimo en España confirma el éxito de esta denominación durante los siglos centrales de la Edad Media. En este caso concreto de Villamayor de Calatrava, el complemento de Calatrava,es de incorporación posterior y tiene una finalidad puramente distintiva. El análisis de este topónimo de tanta importancia histórica no es fácil, por lo que señalamos solamente en el apartado de etimología el primer elemento indiscutible, el árabe QALÁʿA, "castillo". 

Todo lo señalado arriba, que nos parece correcto, no obsta en modo alguno para que se considere el conjunto de topónimos Villamayor en una complejidad muy grande, lo que, por otra parte, es aplicable en muchos casos de estudios toponímicos concretos. Señalamos esto porque en el fondo cabe que a esta explicación evidente del topónimo Villamayor se puedan añadir otras dos en según qué casos. La primera sería que en algún caso el topónimo puede ser traslado de otro denominado así por las razones señaladas previamente, pero que no existen en la localidad nueva del mismo nombre; la segunda es que, dado que el antropónimo Mayor aparece bien documentado durante algunos siglos principalmente como nombre de mujer, pero también de hombre  (principalmente entre los siglos XI-XIII), cabe que en algunos casos se trate de un antropónimo, no de un adjetivo calificativo. Solo un estudio detallado de cada uno de los casos podría dirimirlo, aunque también cabe que no haya una documentación precisa que asegure cualquiera de las posibilidades. En principio, a falta de datos concretos en contra, la interpretación más plausible es la señalada arriba.