Фамилия Богомольный происходит от прозвища, которое давали человеку набожному, усердному в молитве. Основа здесь — слово «богомол», то есть «постоянно молящийся, богомольный; посещающий с этой целью святые места, пилигрим, паломник». В старину так могли назвать не только странника, ходившего по монастырям, но и мирянина, который строго соблюдал обряды и часто молился. Есть и более узкая версия: прозвище Богомольный могли дать семинаристу, который отличался особым усердием в молитвах — в среде духовных училищ такие прозвища были в ходу.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: полное прилагательное с суффиксом -ый превратилось в фамилию без дополнительных патронимических суффиксов (-ов, -ин). Это указывает на относительно позднее оформление — такие фамилии чаще встречались среди духовенства и крестьянства в XIX веке, когда прилагательные в именительном падеже закреплялись как наследственные. В отличие от фамилий на -ский, которые нередко давали выпускникам семинарий по названиям храмов или сёл, Богомольный — более бытовая, «характерологическая» фамилия, образованная напрямую от качества человека.

Фамилия редкая. Встречается в основном на юге России и в центральных областях, особенно в среде потомков однодворцев и бывших государственных крестьян. Географически привязана к Воронежской, Курской и Тамбовской губерниям — там, где дольше сохранялся старообрядческий уклад и паломничество к святым местам было частью народной культуры.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные модели разбираются в разделе фамилий из прилагательных, обозначающих внутренние качества. Богомольный стоит в одном ряду с фамилиями Благочестивый, Милостивый, Смиренный — все они могли возникнуть как прозвища либо как «говорящие» фамилии, которые давали в духовных училищах для поощрения или иронии. Спорных версий у этой фамилии нет: корень прозрачный, а суффикс не оставляет сомнений в способе образования.