Фамилия Грамолин — одна из тех, где за привычным звучанием стоит древнее славянское имя. В её основе лежит мирское имя Громол, которое упоминает в «Ономастиконе» историк Степан Веселовский: он зафиксировал Громола Ивана Нефедьева, посадского человека 1586 года из Новгорода. Имя напрямую связано со словом «гром» и трактовалось как «грозный, громовой».

Фамилия родственна Громолину, а разница в написании — результат диалектного произношения: «о» в безударной позиции могло перейти в «а». Такая замена встречается в говорах, где аканье было нормой, поэтому обе формы стоит считать вариантами одного корня.

Мирское имя Громол не было редкостью в допетровской Руси: его давали не в честь святого, а как оберег или характеристику. Параллельно существовало и прозвище Громола. Если имя подчёркивало силу и грозность, то прозвище чаще описывало поведение. Глаголы «громыхать» и «грохотать» означали не только шум, но и громкий смех, хохот. Поэтому Громолой могли прозвать человека шумного, весёлого, с раскатистым голосом — того, кто слышен за версту.

Со временем форма имени или прозвища закрепилась в фамилии через типичный русский суффикс -ин, указывающий на принадлежность: «чей?» — «Грамолин», то есть сын или потомок Громолы.

География фамилии показывает связь с Уралом и Прикамьем. В Книге памяти Пермской области записан Грамолин Александр Евгеньевич, родившийся в 1896 году в селе Крюково Еловского района. В Книге памяти Республики Удмуртия — Грамолин Николай Лаврентьевич 1872 года рождения из села Кленовское Красноуфимского уезда Свердловской области. Эти записи подтверждают, что к XIX–XX векам носители фамилии прочно обосновались на востоке европейской России, в зоне активного заселения выходцами из новгородских земель.