Фамилия Пахмулова образована от мужского прозвища или имени Пахмул, а тот, в свою очередь, — от тюркского слова «пахмул» (или «бахмул»). В ряде тюркских языков это слово означает «пушистый», «мохнатый», «ворсистый». Вероятно, прозвище Пахмул давали человеку с густыми и пышными волосами или бородой, либо же обладателю мягкого, пухового характера — в переносном смысле. Основа фамилии — Пахмул- — соединилась с типичным русским патронимическим суффиксом -ов, который указывал на принадлежность: «сын Пахмула». Женская форма Пахмулова закрепилась как фамилия через замужество или наследование от отца.

Слово «пахмул» не является исконно славянским, что делает фамилию относительно редкой и географически привязанной к регионам с историческим тюркским влиянием — Поволжье, Урал, южные области России. В русских говорах встречается и диалектное слово «пахмурный» (пасмурный, хмурый), но оно дало бы фамилию Пахмуров или Пахмурин, а не Пахмулов. Поэтому тюркская версия выглядит более убедительной, тем более что в ономастических работах, например, у Б. Унбегауна, разбираются подобные заимствования в русских фамилиях.

Фамилия Пахмулова — женская форма, а её мужской вариант Пахмулов почти не встречается в документах: это говорит о том, что фамилия могла закрепиться в какой-то одной ветви рода, где мужчины носили другую фамилию или прозвище, а Пахмулова передавалась по женской линии. Встречаются единичные упоминания фамилии в архивных записях XIX века по Тамбовской и Саратовской губерниям, что подтверждает региональную привязку к зоне тюркско-славянского пограничья.