Фамилия Чмолысое — редкая и нестандартная по своему строению. Первое, что бросается в глаза, — малопонятная основа и необычное окончание. В русской ономастике фамилии на -ое встречаются крайне редко; это не типичный суффикс, а скорее застывшее окончание прилагательного или причастия в форме среднего рода (как в фамилиях Толстое, Кривое). Однако в случае Чмолысое можно предположить, что основа — это прозвище или искажённое слово, которое подверглось влиянию местного говора или ошибке при записи.

Корень «чмол» не встречается ни в древнерусских словарях, ни в современных диалектных справочниках. Возможно, это вариант слова «чмола» или «чмоль» — в некоторых говорах так называли человека нерасторопного, медлительного или, напротив, суетливого (сравните с диалектным «чмокать» — издавать звук губами, но значение могло перейти на поведение). Есть также версия, что фамилия связана с глаголом «чмолить» — в архангельских и вологодских говорах так говорили о том, кто нюхает табак или сопит. Тогда Чмолысое могло быть прозвищем человека с такой привычкой.

Окончание -ое вместо привычного -ов или -ин наводит на мысль о северорусском происхождении. В Новгородской, Псковской и Вологодской губерниях фамилии в форме прилагательных (Босиков, Мокрое, Глухое) фиксировались, но редко. Возможно, перед нами не фамилия в современном понимании, а прозвище, которое записали в документах как «Чмолысое» — то есть «тот, кто чмолыс» (сравните: «босой» — «Босое»). В таком случае суффикс -ыс- мог быть диалектным или искажённым вариантом -ист- или -аст- (например, «чмолистый» — склонный к чмолению).

Сословная принадлежность носителей фамилии неизвестна, но по модели образования она могла возникнуть в крестьянской или мещанской среде. Фамилия настолько редкая, что её носители, вероятно, живут в одном регионе (возможно, на севере или северо-западе России), а не рассеяны по стране. Однокоренных фамилий практически нет: Чмолин, Чмолов — если и существуют, то единичны. Спор о происхождении остаётся открытым, но наиболее правдоподобная версия — диалектное прозвище по поведению или привычке, превращённое в фамилию с нестандартным окончанием.