El topónimo del municipio se puede analizar en dos partes diferenciadas. En primer lugar Valdearroyo, que significa "valle de Arroyo", en referencia a la localidad de Arroyo, que es el pueblo más grande el municipio, aunque no es su capital. Este tipo de topónimo con referencia a un valle son muy habituales en la comarca de Campoo-Los Valles, por ejemplo lo vemos en Valdeolea, Valdeprado del Río o Valderredible.