Фамилия Молтянский звучит как типичная «географическая» фамилия, образованная по модели «название места + суффикс -ский». Такие фамилии в Польше, на Украине и в западных регионах России обычно получали дворяне от названия своего поместья или выходцы из конкретного села. В основе Молтянского почти наверняка лежит топоним — Молтяны, Молтяново или Молтянка. Подобные названия встречаются в Беларуси и на западе России, но ни одно из них не стало широко известным, что делает фамилию редкой и локальной.

Корень «Молт-» не имеет очевидной славянской этимологии. Скорее всего, это балтский или финно-угорский субстрат, переработанный славянским языком. В литовском языке есть слово «malti» — молоть, но связь с ним сомнительна: обычно топонимы с таким корнем выводят из названий речек или личных имён. Вероятнее, что Молтянский — это вариант фамилии Молчановский или Молтянский произошёл от прозвища Молтя, которое могло означать «молотобоец» или «тот, кто мелет» (диалектное «молть» — молоть). Однако географическая модель образования здесь весомее: суффикс -ский указывает на связь с местом, а не с ремеслом.

Если смотреть на социальный контекст, то фамилии на -ский в Российской империи до XIX века были в основном дворянскими (гербовые) или духовными (семинарские). Молтянский могла получить семинарист по названию родного села — так часто меняли фамилии в духовных училищах. Но не исключён и польский шляхетский след: в Речи Посполитой мелкая шляхта часто носила фамилии от названий своих фольварков, и Молтянский мог быть одним из таких родов.

Ударение в фамилии, судя по типичной модели, падает на второй слог: Молтя́нский. Встречаются варианты написания через «а» — Малтянский, но это уже результат аканья в устной речи. Однокоренных фамилий мало: Молтянинов, Молтянов — все они крайне редки. Точных данных о первых носителях и географии фамилии в открытых источниках нет, что подтверждает её локальный и нечастый характер.