Фамилия Моложина образована от прозвища или мирского имени Молога. В её основе лежит слово «молога» — в северных и центральных говорах так называли молодую, нежную зелень, первые всходы, а в некоторых местах — молодую крапиву. Прозвище Молога могли дать человеку за внешность (например, «зелёный», неопытный юнец) или за занятие — сборщик трав, огородник, торгующий ранней зеленью. Встречается также значение «молодняк» применительно к мелкому скоту или рыбе, что расширяет круг возможных занятий предка.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Моложина — буквально «дочь или жена Мологи». Это типичная модель для фамилий, образованных от прозвищ и имён, оканчивающихся на -а. В мужском варианте фамилия звучала бы как Моложин, но в женской форме Моложина она закрепилась в документах, если родоначальницей была женщина или если фамилия передавалась по материнской линии.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с гидронимом Молога — рекой в Тверской, Новгородской и Вологодской областях. В этом случае фамилия могла указывать на выходца с берегов Мологи. Однако для образования фамилии от названия реки обычно используется суффикс -ский (Моложский), а не -ин. Поэтому версия с прозвищем выглядит правдоподобнее.

Стоит отметить, что в старых писцовых книгах встречается некалендарное имя Молога. Например, в новгородских грамотах XV века упоминается крестьянин Молога — это подтверждает, что прозвище бытовало как самостоятельное имя до введения обязательных фамилий. Фамилия Моложина распространена в основном в северных и центральных регионах России, особенно в бывших Новгородской и Тверской губерниях.

По сословной принадлежности носители фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами. Данных о дворянском происхождении Моложиных нет. Встречается вариант написания с одной «ж» — Молозина, но он может быть связан с другим корнем, «молоз» (от «молозиво»).