Фамилия Пустомолова — яркий пример того, как прозвище, данное человеку за манеру речи, закрепилось в родовом имени. Она образована от прозвища Пустомол, которое на Руси давали болтуну, пустослову, тому, кто много говорит, но слова его лишены смысла и дела. Корень здесь очевиден: «пустой» + «молвить» (говорить). В старину такое прозвище звучало неодобрительно, но не обязательно было оскорбительным — скорее меткой характеристикой, которая закреплялась за человеком в быту.

Словообразовательная модель проста и типична для русского севера и центральных областей: основа «Пустомол» плюс суффикс -ов, указывающий на принадлежность. Пустомолов — буквально «сын Пустомола» или «из семьи Пустомола». Женская форма Пустомолова — это либо жена, либо дочь носителя фамилии, что соответствует традиционному русскому патрониму. Стоит обратить внимание, что фамилия не имеет суффикса -ин, который характерен для прозвищ на -а/-я (типа Пустомолин), а построена по модели «прозвище + -ов», что говорит о её относительно позднем оформлении, скорее всего, в XVII–XVIII веках.

С точки зрения социального контекста, фамилия Пустомоловы не принадлежала к дворянским родам. Прозвища, отражающие недостатки характера, чаще всего закреплялись в крестьянской и посадской среде, где бытовая меткость ценилась выше сословной чопорности. Встретить Пустомоловых можно было в разных губерниях, но особенно часто — в регионах с развитой устной традицией прозвищ: в Вологодской, Архангельской, Костромской областях. Это подтверждается и современными данными: носители фамилии до сих пор живут преимущественно на севере и северо-западе России.

Фамилия Пустомолова — редкая, её не стоит путать с более распространённой Пустовалов (от «пустое валять»). Разница в глагольной основе: «молвить» указывает именно на речь, а не на безделье. В этом её уникальность: она не про лень, а про словоохотливость, которая в русской культуре всегда оценивалась двойственно — и как грех, и как черта характера, которая делает человека запоминающимся.