Фамилия Молюков образована по одной из самых распространённых в России моделей — с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность. В основе лежит личное имя или прозвище Молюк. Вопрос в том, что именно скрывалось за этим прозвищем.

Самая прямая версия отсылает к глаголу «молить» — просить, умолять. В старину Молюком могли назвать человека, который часто обращался с просьбами, кланялся, просил милостыню или снисхождения. Такое прозвище давали не столько в насмешку, сколько по характерной черте поведения. В говорах встречается слово «молюка» — попрошайка, канюка. Фамилии с корнем «мол-» в значении «просить» встречаются нередко: Молчанов, Молодцов — совсем другая семантика, а вот Молюков стоит в одном ряду с Молениным, Молитвиным, Молявкиным.

Менее очевидная версия — связь с диалектным «молюк» в значении «мелюзга», «мелкая рыбешка» или вообще что-то маленькое и незначительное. В некоторых северных и сибирских говорах так называли мальков, мелкую рыбу. Тогда прозвище могло относиться к человеку невысокого роста, щуплому или занимавшему невысокое положение. В пользу этой версии говорит и то, что фамилия Молюков встречается в архангельских и вологодских краях, где рыбный промысел был основным.

Третья, самая спорная гипотеза — от тюркского имени Молук (Молюк), которое могло попасть в русскую среду через татар или башкир. Но для русского уха такое имя звучало бы как прозвище, и его быстро переосмыслили бы на свой лад. Прямых подтверждений этой версии в ономастических справочниках нет, поэтому она уступает первым двум по правдоподобию.

Фамилия не относится к числу дворянских или столбовых, её носители — в основном крестьяне и посадские люди из северных и центральных губерний. Сейчас Молюковы встречаются редко, что делает фамилию локальной и хорошо сохранившей исходную форму без искажений.