Фамилия Амолова — женская форма, мужской вариант — Амолов. Сразу бросается в глаза её нетипичность: основа «Амол» не встречается ни в древнерусских именах, ни в распространённых прозвищах. Это сразу указывает на иноязычное, скорее всего тюркское, происхождение.

Самый вероятный путь образования — от личного имени Амол (или Амал), бытовавшего у тюркских народов. В татарском, башкирском, казахском языках имя Амал означает «надежда», «ожидание» или «цель». Иногда его связывают с арабским словом «амаль» (труд, деяние), но в тюркской среде оно чаще воспринималось именно как имя с пожелательной семантикой. Суффикс -ов/-ова указывает на патронимический тип фамилии, характерный для русского языка: «чей?» — Амолов, то есть потомок человека по имени Амол. Такие фамилии активно формировались у крещёных татар, башкир и других народов Поволжья и Приуралья в XIX веке, когда им давали русские фамилии по отцу.

Менее вероятная, но допустимая версия — топонимическая. В Татарстане и Башкортостане есть несколько мелких населённых пунктов с корнем «Амал» (например, деревня Амалыково). Переселенец из такой местности мог получить прозвище Амол, от которого и пошла фамилия. Однако в этом случае ударение в основе обычно падает иначе, и фамилия чаще встречалась бы в форме Амалов или Амалова.

Написание с буквой «о» во втором слоге («Амолова», а не «Амалова») может быть следствием регионального произношения — в ряде тюркских диалектов «а» в безударной позиции редуцируется до «о». Или же это результат случайной ошибки при записи фамилии в метрических книгах.

Сословного барьера у фамилии нет: среди носителей были и крестьяне, и мещане, и купцы. Географически фамилия Амолова (и Амолов) чаще всего встречается в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане, что подтверждает её урало-поволжские корни.