Фамилия Ахмилин — редкий пример, где тюркский корень соединился с русским суффиксом принадлежности. Основа «Ахмил» восходит к арабскому имени Ахмад (один из эпитетов пророка Мухаммеда, означающий «достохвальный»), которое через тюркские языки приобрело форму Ахмил. Такое фонетическое изменение — замена «д» на «л» — характерно для некоторых диалектов татарского и башкирского языков, где конечный звук смягчался или переходил в «л» под влиянием местного произношения. Суффикс «-ин» указывает на модель, типичную для русских фамилий: «чей?» — «Ахмилин», то есть сын или потомок человека по имени Ахмил.

В русской ономастике фамилия фиксируется преимущественно в Поволжье — в Татарстане, Башкирии, Самарской и Оренбургской областях. Это не случайно: именно здесь в XVI–XIX веках происходила активная ассимиляция тюркского населения, и многие татарские мурзы, крестившись, получали фамилии на «-ин» от своих старых родовых имён. Ахмилин могла возникнуть и в среде русских крестьян, если прозвище Ахмил дали человеку, торговавшему с восточными купцами или жившему по соседству с татарами — прозвища часто перенимали имена соседей.

Встречаются и варианты написания — Ахмелин, Ахмилов, но форма с «и» и суффиксом «-ин» наиболее устойчива. Сравнение с фамилией Ахметов показывает, что Ахмилин — более редкая и локальная ветвь того же корня. Социальный состав носителей в XIX веке был пёстрым: в ревизских сказках Ахмилины записаны и как государственные крестьяне, и как мещане, и как однодворцы. Это говорит о том, что фамилия не закрепилась за одним сословием, а возникала независимо в разных семьях, объединённых только общим именем предка.

Споров о происхождении почти нет: тюркская основа очевидна. Единственная альтернативная гипотеза — связь с диалектным словом «ахмил» (неуклюжий, неповоротливый человек) — филологически слаба, так как такого слова нет ни в одном из известных словарей русских говоров. Поэтому версия с именем Ахмад/Ахмил остаётся основной.