Фамилия Моделов — редкий случай, когда основа не очевидна на первый взгляд. Если отбросить типичный русский суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?»), остаётся корень «Модел». Самое прямое объяснение — отчество от нецерковного имени или прозвища Модел. В русских говорах слово «модель» или «модельный» могло означать нечто образцовое, показательное, а человека так могли прозвать за статность, аккуратность или, наоборот, за манеру подражать кому-то.

Версия с профессиональным прозвищем тоже имеет право на жизнь. Модельщик — это мастер, делавший формы для литья, или резчик по дереву, создававший лекала. В таком случае Моделов — потомок человека, работавшего с моделями, то есть с образцами. Однако в пользу личного прозвища говорит то, что фамилии на -ов в основном образовывали от имён, а не от названий профессий (хотя и такое бывало, ср. Кузнецов).

Нельзя исключать и заимствованную основу. Фамилия могла возникнуть в среде обрусевших немцев или евреев, где Модель — вариант имени Мойше (Моисей) или уменьшительное от Мордехай. В таком случае Моделов — это русифицированная форма, где к иноязычной основе добавили русский патронимический суффикс. Такие фамилии нередко встречаются на юге России и в черте оседлости.

Географически фамилия Моделов не привязана к одному региону, но встречается рассеянно, без гнёзд. Словарь Б. Унбегауна не упоминает её, что подтверждает её редкость и, возможно, позднее оформление. По сословной принадлежности ничего сказать нельзя: Моделовы могли быть и крестьянами, и мещанами, и духовными — фамилия слишком редкая, чтобы делать обобщения.

Таким образом, Моделов — фамилия с неоднозначным корнем, где выбор между прозвищем «образцового» человека, профессией модельщика или иноязычным именем остаётся за историей конкретной семьи.