Фамилия Муленоков — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия, а скорее всего, прозвище, связанное с процессом размола зерна. Корень «мулен» восходит к слову «мулить» — в русских говорах это означало «тереть», «мять», «размалывать» или, в переносном смысле, «надоедать однообразным действием». Если предок носил прозвище Муленок, он мог быть либо мельником (хотя для мельника типичнее фамилии на -ников, вроде Мельников), либо человеком с медлительной, «муторной» речью или манерой поведения. Суффикс -ок указывает на уменьшительную или пренебрежительную форму: Муленок — «маленький муль» или «сын муля».

Сама модель Муленок + -ов — классическая патронимическая. В XIX веке, когда крестьянам массово давали фамилии, отчество от прозвища отца (Муленок) превратилось в фамилию Муленоков. То есть носитель фамилии — потомок человека по прозвищу Муленок. В отличие от фамилий на -их/-ых, которые закрепляли за семьёй целиком, форма на -ов указывает на прямое родство: «чей сын? — Муленоков».

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским говорам, где слово «муль» или «муля» встречается чаще. В центральных и северных областях России она почти не фиксируется. Встречаются варианты написания: Муленков (с выпадением гласной, как в фамилиях от прозвищ на -ок) и Мулинов (от параллельной формы «Муля»). Однако Муленоков — более архаичный вариант, сохранивший полную форму прозвища.

Сословно фамилия почти наверняка крестьянская, недворянская. В дореволюционных списках она не встречается среди столбовых дворян или купечества первого гильдии. Это фамилия, которая возникла в среде, где прозвище давалось по внешнему признаку или поведению, а не по ремеслу. Спорной остаётся версия о происхождении от тюркского «мулла» (священнослужитель): звуковое сходство есть, но суффикс -енок нехарактерен для татарских фамилий, а в русском языке он типичен для обозначения детёнышей («котёнок», «телёнок») и, следовательно, прозвищ детей по отцу. Поэтому версия с «мулить» правдоподобнее.