Фамилия Шмоляков образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей — от прозвища или нецерковного имени с помощью суффикса -ов, который указывает на принадлежность («чей сын?» — Шмоляков). Основа здесь — Шмоляк. Это слово, скорее всего, имело профессиональный или прозвищный характер.

Самая вероятная версия связывает Шмоляка с диалектным глаголом «шмолить», который в разных говорах означал «палить, жечь, курить, смолить». В таком случае Шмоляком могли прозвать либо кузнеца или смолокура (человека, занятого выгонкой смолы), либо просто заядлого курильщика. В русских говорах слово «шмоль» фиксируется как обозначение чада, дыма или сажи, так что прозвище могло быть связано и с грязной, копотной работой. Менее распространённая, но возможная версия — от польского или белорусского «шмель» (szmiel), где Шмоляк — это диалектный вариант прозвища Шмель, данного, например, крупному или работящему человеку.

Фамилия довольно редкая. Суффикс -як характерен для западнорусских, белорусских и украинских земель, что указывает на возможное происхождение предка из этих регионов. Встречается Шмоляков и на Урале, и в Сибири — туда фамилия могла попасть с переселенцами в XVII–XIX веках. В дореволюционных источниках фамилия фиксируется в основном в крестьянской и мещанской среде. Ономастические справочники не дают однозначного толкования, но связь с «дымом» и «смолой» — самая обоснованная гипотеза.