Фамилия Мультюкова — женская форма от Мультюков, а та, в свою очередь, образована от мужского прозвища или имени Мультюк. Самая вероятная основа этого прозвища — тюркское слово «мулда» или «мулта», что в ряде языков (например, в казахском, татарском, башкирском) означает «много», «изобилие» или, в переносном смысле, «обильный», «богатый». Таким образом, Мультюком могли прозвать человека зажиточного, имевшего большой дом, много скота или большую семью.

Менее распространённая, но тоже возможная версия связывает фамилию с диалектным русским словом «мультя» — так в некоторых говорах называли мешковатую, неуклюжую одежду или самого нерасторопного, медлительного человека. В этом случае прозвище Мультюк могло закрепиться за тем, кто носил просторный зипун или отличался медлительностью. Однако для фамилий на -юк (-юков) тюркское происхождение характерно гораздо чаще, чем русское: суффикс -юк в фамилиях юга России и Поволжья (Мультюков, Сартюков, Аитюков) указывает на связи с тюркскими языками, где этот суффикс — уменьшительный или принадлежностный.

Географически фамилия Мультюкова тяготеет к Оренбургской области, Башкортостану и Татарстану — регионам, где веками жили рядом русские, татары и башкиры. В этих местах фамилии на -ов с тюркским корнем — обычное дело, и они не обязательно указывают на национальность предка: прозвище могло возникнуть в многоязычной среде и закрепиться за русским крестьянином, жившим по соседству с башкирами.

Словообразовательная модель проста: к основе Мультюк прибавили русский патронимический суффикс -ов, получив фамилию в значении «сын Мультюка», а затем к ней добавили окончание -а для женской формы. В дореволюционных метрических книгах фамилия могла записываться через «а» или «я» на конце — Мультюкова или Мультюкова, но единообразие пришло с советскими паспортами.

Других версий, например, от названия реки или профессии, для этой фамилии не существует — корень слишком редок и не встречается в древнерусских документах, а значит, искать его стоит в живом диалекте или тюркском словаре, а не в летописях.