El único aspecto de interés en el topónimo, desde el punto de vista fónico, es la pérdida de la vocal final (MŎLĪNU > molín), que se debe a influencia mozárabe (Galmés_1983, 71-74; MenéndezPidal_Orígenes, § 36.4).

En un intento por ofrecer una explicación mítica para la localidad, como ha sucedido en otros muchos casos, se ha pretendido vincular Montemolín con la Mentesa romana citada en la documentación antigua. Además, para darle mayor majestuosidad al topónimo, se ha identificado el segundo componente del nombre de la localidad con el miramamolín Muhammad al-Nasir. Ortiz de Tovar lo explica del siguiente modo: "El miramolín reedificó esta villa, poblándola con moros de Mentesa, que es Jaén, dándole el nombre suyo y de la patria de ellos, diciéndola Montemolín" (PartidosBeturiaTúrdula, 37). Otro intento de emparejamiento del topónimo moderno con un lugar antiguo se encuentra en Canto (1989: 176), quien relaciona Montemolín con la prefactura Mullicensis, a partir del topónimo Mullica y, en concreto, desde un antiguo (y supuesto) mons Mulli. No obstante, Ramírez Sádaba (1993: 305) ya señaló las dificultades fonéticas y geográficas que existen para defender una interpretación de ese tipo.