Фамилия Ноолс — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение почти наверняка не связано со славянскими корнями. В русском языке нет основы «ноол-», а суффикс -с нехарактерен для исконных русских фамилий: типичные модели — это -ов/-ев, -ин, -ский, -их/-ых. Форма Ноолс указывает на западноевропейское, скорее всего, немецкое или прибалтийско-немецкое происхождение. В немецком языке фамилия Nohls или Nohles встречается как патроним — то есть «сын Ноля» или «потомок Ноля». Имя Nohl, в свою очередь, могло быть краткой формой от Arnold (Арнольд) или от имени с корнем *nōþ- («нужда», «принуждение» в древневерхненемецком). В скандинавских языках есть похожие фамилии, например, Nolsson, но форма без суффикса -son встречается реже.

На территорию Российской империи фамилия Ноолс могла попасть с остзейскими немцами или с переселенцами из Швеции и Финляндии. В метрических книгах и ревизских сказках XIX века она изредка фиксируется в Прибалтийских губерниях и в Петербурге. Если предки носителя фамилии жили в России, то они, скорее всего, относились к лютеранскому вероисповеданию и принадлежали к мещанскому или купеческому сословию — дворянских родов с такой фамилией в «Общем гербовнике» нет.

В современном русском языке фамилия Ноолс не склоняется по правилам заимствованных фамилий с конечным согласным: она остаётся неизменной в мужском и женском варианте. Единственная известная ономастическая параллель — фамилия Нооль (Nohl), которая в XIX веке встречалась в Поволжье среди немецких колонистов. Ноолс, вероятно, является её вариантом с конечным -с, характерным для нижненемецких говоров.