Фамилия Ямолкина — женская форма фамилии Ямолкин. В её основе лежит прозвище или нецерковное имя Ямолка. На первый взгляд, напрашивается связь со словом «ямка» — маленькая яма, но это ложный след. Скорее всего, перед нами диалектное или искажённое «ёмолка» — так в некоторых русских говорах называли ель или ёлочку. В этом случае Ямолка — прозвище человека, чем-то напоминавшего ёлку: возможно, высокого и худого, с колючим характером, либо того, кто жил возле елового леса.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Ямолкин, то есть сын или потомок Ямолки. Это типичная модель для русских фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на -а/-я. Такая форма чаще встречается в северных и центральных губерниях России, где был распространён «семейный» суффикс -ин. Фамилия Ямолкин географически привязана к Пензенской области и Мордовии — по данным переписей, основная масса носителей живёт именно там. Это наводит на мысль, что прозвище могло быть местным, а не общерусским.

Есть и другая, более редкая версия: основа «ямол» могла восходить к тюркскому «ямал» — «удобный», «сподручный», но для русской фамилии это маловероятно, так как суффикс -ин в таком случае не объясняется тюркским влиянием. Поэтому версия с «ёлочкой» выглядит убедительнее.

Сословно носители фамилии Ямолкины, скорее всего, были крестьянами или однодворцами — в Пензенской губернии в XIX веке встречаются записи о крестьянах с этой фамилией. Никаких выдающихся исторических личностей с такой фамилией не зафиксировано, что типично для фамилий, образованных от прозвищ, не связанных с ремёслами или церковными именами.