Фамилия Моленкова — женская форма фамилии Моленков, и её происхождение стоит искать в мужском прозвище или имени, от которого она образована. Основа фамилии — «Моленк-» — сразу обращает на себя внимание уменьшительным суффиксом -енк-, который в русских фамилиях встречается не так часто, как, скажем, -ов или -ин. Чаще всего такой суффикс указывает на малороссийское (украинское) или белорусское происхождение, где -енко было типичным патронимическим окончанием (сын такого-то). Однако в фамилии Моленков мы видим русскую адаптацию: суффикс -ов, характерный для великорусских фамилий, присоединился к основе, которая уже содержала -енк-. Такая двойная модель — редкая и говорит о том, что фамилия могла сложиться на стыке культур, например, в южнорусских или пограничных губерниях.

Сама основа «Мол-» скорее всего восходит к слову «мол» или «молоть», то есть связана с размолом зерна. В таком случае прозвище Моленок мог получить человек, занятый на мельнице: мельник, его помощник или тот, кто привозил зерно на помол. Уменьшительная форма -енок (сравните: телёнок, жеребёнок) в прозвищах часто указывала на молодость или подчинённое положение — Моленок буквально «маленький мельник» или «сын мельника». В словарях русских фамилий, например в работе Б. Унбегауна, подобные образования от названий профессий с уменьшительными суффиксами описываются как типичные для крестьянской среды, где прозвище закреплялось за младшим членом семьи или учеником.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с древнерусским нецерковным именем Молен, которое могло происходить от глагола «молить» (то есть «проситель», «молельщик»). Однако такое имя не зафиксировано в авторитетных ономастиконах (например, у С. Веселовского или Н. Тупикова), поэтому версия с мельницей выглядит убедительнее. В пользу «мельничной» версии говорит и то, что фамилии с корнем Мол- (Молчанов, Молодцов — тут другая этимология) в России широко распространены, а конкретно Моленковы встречаются в архивных записях по Воронежской, Курской и Тамбовской губерниям — регионах с развитым сельским хозяйством и множеством водяных мельниц.

Таким образом, фамилия Моленкова несёт в себе память о предке, которого в быту называли Моленок — вероятно, молодого мельника или сына мельника. Со временем прозвище превратилось в фамилию, а суффикс -ов закрепил её в русской традиции.