Фамилия Моталов происходит от прозвища или нецерковного имени Мотал. В основе лежит глагол «мотать». Значений у этого слова было много: наматывать нить, сматывать пряжу, качать из стороны в сторону, тратить без толку, проводить время впустую. Поэтому и прозвище Мотал могло достаться человеку по-разному. Скорее всего, так называли того, кто мотал пряжу или наматывал что-то — то есть ремесленника, работавшего с нитью, например мотальщика на текстильном производстве. В говорах «моталой» называли и непоседливого, суетливого человека, который всё время «мотается» туда-сюда. Третья версия — от глагола «мотать» в смысле «расточать, проматывать имущество». Но такое прозвище вряд ли стало бы основой фамилии: в крестьянской среде мотовство не поощряли, и вряд ли его закрепили бы в родовом имени.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Мотал добавили патронимический суффикс -ов, означающий «чей?» — сын Мотала. То есть Моталов — буквально «принадлежащий Моталу, потомок Мотала». Такая модель в XVI–XVII веках стала господствующей для фамилий непривилегированных сословий.

Интересная деталь: фамилия Моталов встречается в основном в Поволжье, особенно в Самарской и Ульяновской областях. Это может указывать на то, что предки Моталовых были связаны с текстильными промыслами, которые в тех краях были развиты. В то же время в некоторых диалектах слово «мотало» означало «мотыга» — орудие для обработки земли. Так что не исключено, что в отдельных случаях прозвище относилось к крестьянину, работавшему мотыгой.

В отличие от более распространённых фамилий на -ов, у Моталова нет однозначной связи с церковным именем. Это чисто прозвищная фамилия, и её корень хорошо сохраняет бытовую лексику русского языка XVII–XVIII веков.