Фамилия Недомолкины образована от личного прозаища Недомолка. В её основе лежит глагол «молотить» — в старом значении «растирать, дробить, превращать зерно в муку». Приставка «недо-» здесь ключевая: она указывает на неполноту, незавершённость действия. Поэтому прозвище Недомолка, скорее всего, относилось к «профессиональным» именованиям, но с оттенком иронии. Вероятно, так называли нерадивого мельника или неумелого ученика, который работал плохо и недомалывал зерно до конца. Впрочем, есть и другая версия: прозвище могло закрепиться за человеком, который просто часто оставлял работу на полпути, будучи по характеру торопливым или ленивым.

Словообразовательная модель здесь типична для русских фамилий: к прозвищу Недомолка добавили суффикс притяжательности -ин, означающий «чей?» — то есть «сын Недомолки». Такой тип фамилий широко распространён в северных и центральных русских землях, где форма на -ин встречается чаще, чем на юге. Сама основа — глагол «молоть» — встречается и в других фамилиях, например Молотков или Мельников, но приставка «недо-» делает Недомолкиных редким исключением: она не просто описывает занятие, а даёт ему оценку.

Точное место и время возникновения фамилии сейчас назвать сложно: процесс формирования родовых имён в России растянулся на несколько столетий, с XVI по XIX век. Однако можно предположить, что прозвище Недомолка возникло в среде, где мукомольное дело было обычным промыслом, — в деревнях у рек, где стояли водяные мельницы. Потомки человека с таким прозвищем со временем закрепили его за своим родом, и так появилась фамилия Недомолкин. Сегодня она встречается нечасто, что делает её любопытным памятником живой народной речи, где меткое слово могло навсегда закрепиться за целой семьёй.