Фамилия Безмолитвеннов образовалась от прозвища Безмолитвенный. В его основе лежит слово «молитва» со значением «мольба, горячая просьба», «обращение к Богу». Приставка «без-» указывает на отсутствие чего-либо, но это вовсе не значит, что прозвище носил неверующий или неспособный к раскаянию человек. Скорее всего, основатель рода отличался чрезмерной серьёзностью и сдержанностью в проявлении эмоций — то есть буквально «безмолитвенный» не в смысле безбожия, а в смысле внешней невозмутимости, когда человек не выказывает мольбы или страстной просьбы.

Суффикс «-ов» в окончании фамилии (Безмолитвеннов, а не Безмолитвенный) — типичная модель образования русских фамилий от прозвищ или прилагательных, указывающая на принадлежность: «сын Безмолитвенного». Двойная «н» в написании закрепилась из-за того, что исходное прилагательное «безмолитвенный» уже имело суффикс «-енн-», и при добавлении фамильного суффикса «-ов» удвоение сохранилось. Эта орфографическая особенность отличает фамилию от более простых форм вроде Безмолитвов.

Представители рода Безмолитвенновых упоминаются в Книгах Памяти. Например, Безмолитвеннов Павел Петрович, родился в 1899 году в городе Чита, русский (источник: Книга памяти Алтайского края). Эта запись — одна из немногих документальных фиксаций фамилии, что говорит о её редкости.