Фамилия Мотрохова — женская форма фамилии Мотрохов. В её основе лежит нецерковное имя или прозвище Мотрох, и здесь мы сталкиваемся с довольно редкой словообразовательной моделью. Суффикс -ох- (-ех-, -ах-) в русских фамилиях встречается нечасто. Он характерен для прозвищ, образованных от глаголов или прилагательных, и придаёт основе фамильярный или даже несколько грубоватый оттенок. Сравните: Лепёха (от «лепить»), Брехун — Брехло — Брехоха. В случае с Мотрохом корень, скорее всего, связан с диалектным глаголом «мотрошить» или «мотылять» — то есть делать что-то небрежно, суетливо, или же качаться, болтаться. В некоторых говорах «мотроха» — это непоседливый, суетливый человек.

Вероятнее всего, прозвище Мотрох получил человек непоседливый, торопливый или неаккуратный в работе. Менее вероятна, но возможна связь с украинским или белорусским «мотрох» — так могли назвать неряху или растрёпу. Фамилия однозначно крестьянского происхождения: подобные прозвища на -ох редко встречались в дворянской или купеческой среде, а бытовали в простонародье, часто фиксируясь в северных и центральных губерниях России.

Географически фамилия Мотрохов (и Мотрохова) привязана к нескольким регионам. Самый заметный ареал — Пензенская область и Мордовия. Встречается она также в Нижегородской, Ульяновской областях и в Татарстане. В этих местах фамилия фиксируется в метрических книгах с конца XVIII века, что говорит о её давней местной укоренённости. Интересно, что в некоторых переписях XIX века фамилию записывали как «Мотрохов» и «Матрохов» — из-за акающего произношения, но корень оставался тем же.

Таким образом, Мотрохова — редкая по модели, но прозрачная по смыслу фамилия. Она прямо указывает на характер или манеру поведения далёкого предка, который, судя по всему, был человеком живым, но не самым усидчивым.