Фамилия Молокаева — женская форма фамилии Молокаев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Молокай. Самая прямая версия связывает его со словом «молоко». В русских говорах «молокай» — это человек, который любит молоко, либо тот, кто торгует молоком, либо, в переносном смысле, белый, светловолосый, «молочный» человек. Не исключена и профессиональная подоплека: Молокаем могли прозвать скотника, дояра или пастуха.

В тюркских языках, особенно в башкирском и татарском, встречается имя Малкай (Малкай, Молкай), которое могло быть переосмыслено в русской среде как Молокай. В таком случае корень «мал» означает «скот, имущество», и имя давали ребенку как пожелание богатства. Фамилия могла возникнуть на стыке русской и тюркской культур — в Поволжье, Приуралье или среди казачества.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Молокаев буквально значил «сын Молокая». Окончание -а в женской форме — стандартное для русских фамилий. Географически фамилия встречается в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях, что подтверждает версию о смешанном происхождении.

Менее вероятная, но допустимая версия: связь с молоканами — религиозной группой, отрицавшей православные обряды. Прозвище Молокай могли дать выходцу из этой среды. Однако фамилия образована по модели «имя + -ев», а не от названия группы (обычно от «молокан» образовали бы Молоканов), поэтому эта версия уступает предыдущим.