Фамилия Грамолина — это притяжательное прилагательное, образованное по суффиксальной модели -ин, которая указывает на принадлежность к конкретному человеку: Грамоля → Грамолин → Грамолина. В основе лежит прозвище или мирское имя Грамоля. Суффикс -ин в русских фамилиях типичен для названий, произведённых от основ на -а/-я, и означает «сын» или «потомок» того, кого звали Грамоля.

Само слово «грамоля» в русских говорах не зафиксировано в словарях литературного языка, но его можно связать с диалектным глаголом «грамошить» — шуметь, галдеть, возиться, или с «грамота» в ироничном, сниженном смысле. В северных и сибирских говорах «грамоза» означала человека суетливого, шумного, непоседливого. Таким образом, прозвище Грамоля, скорее всего, дали человеку с живым, беспокойным характером, тому, кто постоянно «грамошил» — суетился, создавал шум. Версия о связи с грамотностью («грамотей») менее вероятна, так как слово «грамоля» звучит как уменьшительно-пренебрежительное, а не как уважительное прозвище.

Географически фамилия Грамолин (и женская форма Грамолина) встречается в основном в центральных и северных регионах России, особенно в Вологодской, Архангельской и Костромской областях. Это указывает на возможное происхождение из новгородских земель, где диалектная лексика была особенно богата. В этих краях прозвище могло закрепиться за родом, который славился активностью или, наоборот, за отдельным человеком, которого так дразнили за шумливость.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто образовывались от крестильных имён (Иван → Иванов), фамилии на -ин чаще происходили от прозвищ, профессиональных названий или мирских имён, заканчивающихся на гласный. Фамилия Грамолина — яркий пример такой модели, где основой стало не церковное имя, а бытовое прозвище, описывающее характер или поведение человека.