Фамилия Богомолов происходит от прозвища Богомол. В русской традиции так называли человека, который усердно и часто молился, постоянно посещал церковь. Была и другая причина дать такое прозвище — человек мог совершить паломничество к святым местам, и это событие навсегда закрепилось за ним в виде имени. В семинарской среде прозвище Богомол тоже было в ходу: его мог получить учащийся, отличавшийся особым рвением в молитве. В любом случае, прозвище было мирским, нецерковным, и давалось не при крещении, а в быту, чтобы выделить характерную черту человека.

Модель образования фамилии проста и типична для центральной России: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?» — «сын Богомола»). Так из прозвища отца возникла фамилия его потомков. Интересно, что в некоторых говорах слово «богомол» имело и ироничный оттенок — так могли назвать человека, который напоказ демонстрировал набожность, но в быту вёл себя иначе. Поэтому нельзя исключать, что прозвище иногда давалось с долей насмешки, а не только как уважительная характеристика.

Фамилия фиксируется в письменных источниках с XVII века. Встречается она повсеместно, но чаще — в центральных и южных губерниях России, где было сильно влияние церковной культуры. Среди однокоренных фамилий — Богомольский, Богомольцев, Молебнов. Последняя, например, образована от слова «молебен» и тоже связана с церковной жизнью, но по другой модели. Богомолов же остаётся одной из самых узнаваемых фамилий этой группы — благодаря прозрачной семантике и живому языковому корню.