Фамилия Арылов — редкая, и её происхождение напрямую связано с тюркскими языками, в первую очередь с казахским, башкирским и татарским. В отличие от многих русских фамилий на -ов, образованных от крестильных имён или прозвищ, Арылов почти наверняка имеет в основе тюркское мужское имя Арыл или Арык.

Ключ к разгадке — в корне «арыл». В тюркских языках это слово имеет несколько значений, и самое вероятное из них — «чистый», «честный», «благородный». В казахском языке «арыл» означает «очищаться» или «избавляться от пороков», а имя Арыл давали с пожеланием, чтобы человек вырос нравственно чистым и неподкупным. Соответственно, Арылов — буквально «потомок Арыла», «из рода Арыла».

Менее распространённая, но возможная версия связывает фамилию с тюркским словом «арык» (худой, тощий). В этом случае прозвище Арык могли дать человеку за его худощавое телосложение. Однако, учитывая, что в тюркской ономастике имена со значением «чистый» и «честный» встречаются часто, а прозвища по внешности — ещё чаще, версия с именем-пожеланием выглядит более весомой и благозвучной.

Фамилия Арылов не встречается в центральных областях России и не фиксируется в классических словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна). Она характерна для регионов с тюркским населением: Башкортостана, Татарстана, Оренбургской области, а также для Казахстана. Суффикс -ов указывает на то, что фамилия оформлена по русской модели, что типично для русифицированных фамилий народов Поволжья и Урала. Это говорит о том, что предки носителя фамилии жили в зоне тесного контакта с русскоязычным населением и фамилия была записана в документах именно в такой грамматической форме.

С точки зрения словообразования, Арылов — классическая отчество-патронимическая фамилия. Она не несёт в себе указания на сословие, профессию или место жительства. Её социальная история проста: предок был свободным или служилым человеком, получившим фамилию по имени отца при переписях или при оформлении документов в XIX веке.