Фамилия Молдунов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано не с характером или внешностью, а с конкретным действием или занятием. В её основе лежит древнерусское слово «молдун» — так в старину называли того, кто мелет зерно, работает на мельнице, то есть мельника. Корень тот же, что в слове «молотый», «молоть», а суффикс -ун указывает на деятеля: болтун — тот, кто болтает, бегун — кто бегает, молдун — кто мелет. В русских говорах слово «молдун» встречалось редко, чаще говорили «мельник» или «мольщик», поэтому фамилия получилась нечастотной и территориально привязанной.

Суффикс -ов в окончании — стандартная русская патронимическая модель, означающая принадлежность: Молдунов — сын Молдуна. Это значит, что первого носителя фамилии, скорее всего, звали просто Молдун, и его дети получили отчество-фамилию по отцу. Никакой знатности или дворянского происхождения за этим не стоит — типичная крестьянская или посадская фамилия, образованная от прозвища по ремеслу.

Есть и менее вероятная версия: связь с тюркскими корнями, где «молду» или «молту» могло означать что-то вроде «сильный» или «крепкий». Но она слабая, потому что словообразовательная модель «молдун» с суффиксом -ун характерна именно для русской диалектной лексики, а не для тюркских языков. К тому же в русских ономастических словарях фамилия Молдунов не упоминается как заимствованная — её нет в списках татарских или башкирских фамилий, где обычно присутствует суффикс -ов, но с иной семантикой.

Географически фамилия Молдунов встречается преимущественно на севере и северо-востоке европейской части России — в Вологодской, Архангельской, Кировской областях. Это как раз регионы, где сохранились архаичные говоры и где слово «молдун» могло бытовать вплоть до XIX века. В южных и центральных областях фамилия практически не фиксируется.

Таким образом, предки современных Молдуновых с высокой вероятностью были мельниками или работниками на водяных мельницах. Фамилия не имеет отношения к дворянству, духовенству или купечеству — она из народной толщи, из мира, где прозвище по делу переходило в фамилию без лишних церемоний.