Фамилия Молоденова — женская форма фамилии Молоденов. Её основа — прилагательное «молодой» или прозвище Молоден, которое могло означать «молодой человек», «юноша». В русской ономастике фамилии, образованные от корня «молод-», встречаются часто: Молодцов, Молодкин, Молодяков. Но Молоденов стоит особняком из-за суффикса -енов. Это не типичный патроним на -ов от имени или прозвища на -а (Молода → Молодин), а скорее форма, образованная от прозвища Молодень или Молоденя — уменьшительно-ласкательного варианта. Такая модель встречается реже и указывает на то, что прозвище было не просто «молодой», а с оттенком ласки или снисходительности.

Вероятнее всего, предок носителя фамилии получил прозвище Молоденя за юный возраст или, наоборот, за бодрый вид в зрелые годы. В крестьянской среде прозвища часто давали по внешним или возрастным признакам, и «молодой» могло означать не только возраст, но и неопытность, либо, напротив, удаль и силу. Не исключено, что прозвище закрепилось за человеком, который долго сохранял моложавость.

Географически фамилия Молоденова тяготеет к центральным и северным регионам России. По данным переписей, носители встречаются в Вологодской, Костромской и Кировской областях — в местах, где сохранялись архаичные формы прозвищ. В южных говорах чаще бытовала форма Молодых или Молодченко, так что Молоденов — признак северного или среднерусского происхождения.

Интересно, что в дореволюционных документах фамилия могла писаться через «о» после «д» — Молодёнов, с ударением на второй слог. Это указывает на то, что основа «молодой» здесь не утратила связь с исходным прилагательным, а суффикс -ен- подчеркивал принадлежность: «сын Молоденя». По сословной принадлежности Молоденовы в основном были крестьянами или мещанами, но в редких случаях — духовенством, если прозвище давали в семинарии за юный возраст ученика.