Фамилия Мышеловка звучит необычно, почти как прозвище из басни или сказки, и это подсказка к её происхождению. В отличие от большинства русских фамилий, которые образуются с помощью суффиксов принадлежности (-ов, -ин, -ский), Мышеловка сохранила форму чистого прозвища или предметного названия. Это так называемая «нетитловая» фамилия, которую давали напрямую, без добавления фамильного окончания. Такие случаи редки и часто указывают на позднее закрепление фамилии в простонародной среде, либо на её искусственное происхождение (например, в семинарской или школьной среде).

Основное значение прозрачно: мышеловка — приспособление для ловли мышей. Прозвище Мышеловка мог получить человек, чьим занятием была борьба с грызунами, либо тот, кто славился ловкостью и цепкостью, как захлопывающийся капкан. В говорах слово могло иметь и переносное значение — так называли хитрого, изворотливого человека, «ловца удачи». Однако есть и другая, более прозаичная версия: фамилию могли дать по названию местности или урочища, где водилось много мышей, или по дому, который стоял на «мышином месте».

С географией фамилии сложно: в исторических документах она почти не встречается. В дореволюционных переписях и ревизских сказках фамилия Мышеловка не зафиксирована среди крестьян или мещан центральных губерний. Это наводит на мысль, что она либо очень локальная (например, в одной деревне или семье), либо поздняя — могла возникнуть в советское время как случайное паспортное изменение или «говорящая» фамилия в среде рабочих-изобретателей. Также нельзя исключать вариант, что это русификация иноязычной фамилии, созвучной по корню, но это лишь догадка.

Словообразовательно фамилия стоит особняком: суффикса -ов или -ин нет, окончание -а указывает на женский род в исходной форме, но носителями фамилии могут быть и мужчины (фамилия склоняется как существительное). В русской ономастике такие фамилии называют «архаичными прозвищными», и их немного: Сорока, Шапка, Голова. Мышеловка в этом ряду — едва ли не единственная, образованная от названия орудия труда или бытового предмета, что делает её уникальной с точки зрения модели. Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Мышкин, Мышаков, Мышелов), то Мышеловка — самая редкая и семантически «прямая».

Точных сведений о сословной принадлежности первых носителей нет, но, судя по прозрачности прозвища, это могли быть крестьяне или ремесленники, получившие фамилию по роду занятий или характерной черте. В любом случае, фамилия Мышеловка — яркий пример того, как русский язык сохранил в фамилии не просто имя предка, а целый бытовой образ, пусть и не самый поэтичный.