Фамилия Сыромолтов — один из тех случаев, когда прозвище предка «законсервировало» в себе целое ремесло, причём не самое распространённое. В основе фамилии лежит слово «сыромолот» или «сыромолотый». В старину так называли не просто помол зерна, а конкретный способ: муку мололи из сырого, не просушенного зерна. Обычно зерно перед помолом сушили в овине или на печи — это давало более лёгкий размол и лучшую сохранность муки. Сыромолот же считался способом попроще, иногда вынужденным: если урожай подмок, а хлеб нужен был срочно, мололи как есть.

Прозвище Сыромолот могли дать мельнику, который работал именно таким способом, или крестьянину, который по бедности или нерадивости не сушил зерно. В говорах слово «сыромолот» могло иметь и переносный смысл — так называли человека грубого, «необтёсанного», неотёсанного, словно бы «сырого». Но основная версия всё-таки связана с мукомольным делом.

Модель образования фамилии классическая для русского севера и центра: прозвище на твёрдый согласный (Сыромолот) плюс патронимический суффикс -ов. То есть Сыромолтов — буквально «сын Сыромолота». Суффикс указывает на то, что фамилия сложилась в среде, где фамилии давали по отцу, а не по месту жительства или роду занятий (как было бы с -ский или -их).

В отличие от более частых «профессиональных» фамилий типа Мельников или Мукомолов, Сыромолтов — редкая. Она фиксируется преимущественно в северных и северо-восточных областях России: Вологодская, Архангельская, Кировская губернии. Там, где зерновое хозяйство было рискованным из-за климата, сыромолот мог быть не редкостью, а вынужденной мерой. Встречаются также варианты написания Сыромолотов — с лишним слогом, возникшим под влиянием более привычных фамилий на -ов/ев.

Однокоренных фамилий немного: Сыромолотников (с суффиксом -ник, указывающим на лицо по роду занятий) и Сыромолотный. Все они восходят к одному корню и говорят о том, что предок носителя был связан с мукомольным делом, причём не с самым «престижным» его способом.