Фамилия Молтушкина (женская форма) и Молтушкин (мужская) редкая, её корень почти наверняка связан с диалектным словом «молтушка». В говорах северных и центральных областей России так называли небольшую деревянную колотушку, пестик для толчения чего-либо в ступе, а также болтушку — жидкую кашу или похлёбку. Прозвище Молтушка могли дать человеку по двум разным причинам: либо по роду занятий — тому, кто постоянно что-то толок, дробил (мельнику, крупорушу, повару), либо по манере речи — говорливому, «болтливому» человеку (здесь срабатывает народная этимология, где «молотить языком» означало много и быстро говорить).

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Молтушкин — значит «сын Молтушки» или «человек из семьи Молтушек». Такая модель типична для прозвищ и нецерковных имён, образованных от слов, оканчивающихся на -а, -я. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще давали по отцу с окончанием на согласный, -ин чаще встречается в северорусских и некоторых центральных регионах.

Стоит отметить, что фамилия могла возникнуть и от старого неканонического имени Молтушка. В дохристианской и раннехристианской Руси было принято давать детям «обережные» имена — по предметам быта, чтобы отвести злых духов. Молтушка в этом ряду стоит рядом с именами Ложка, Веретено, Пест. Такое имя не унижало, а, по поверьям, делало ребёнка незаметным для нечистой силы.

Однокоренные фамилии — Молотков, Молотилкин, Молотов — встречаются чаще и тоже восходят к инструментам для обработки зерна. Однако Молтушкин стоит особняком: его основа диалектная, более узкая, а значит, предки носителя почти наверняка жили в среде, где слово «молтушка» было обиходным — в деревнях Вологодчины, Архангельской области или Вятки. Сословно это, скорее всего, крестьяне или ремесленники, но точных документальных записей о дворянских ветвях этой фамилии нет.

Написание с буквой «ш» (Молтушкин, а не Молтухин) закрепилось, вероятно, ещё в XVII–XVIII веках, когда фамилии фиксировались на слух. Встречаются варианты Молтошкин, но они ещё реже и могут быть результатом акающего произношения.