Фамилия Авамилев — один из тех редких случаев, где корень слова не имеет славянского происхождения. Основа «авамил» — это искажённое арабское имя Авамиль или Авамил. В мусульманской ономастике так могли называть мальчика, желая ему благословения или связывая имя с понятием «народ» (от арабского «авам» — простой люд, община). В тюркских языках, соседствовавших с арабским, это имя тоже встречалось, но редко.

Словообразовательная модель проста: к основе «Авамил» добавили русский суффикс принадлежности «-ев». Такая модель типична для фамилий, которые давали по отцу: Авамилев — сын Авамила. То есть сначала было личное имя Авамил, потом отчество от него, а затем фамилия закрепилась за потомками. Суффикс «-ев» указывает на то, что основа заканчивается на согласный или мягкий знак, что и произошло.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где русское население долго и плотно контактировало с тюркскими и кавказскими народами. Это юг России, Поволжье, Северный Кавказ, Закавказье. Встречается она и у армян, принявших православие, и у потомков крещёных татар. В дореволюционных метрических книгах Авамилевы фиксировались в Ставропольской губернии и в казачьих областях Терека.

Споров о происхождении фамилии почти нет: арабский корень очевиден. Альтернативная версия — от тюркского «авам» (шум, гам) в значении прозвища для крикливого человека — менее убедительна, так как имя Авамиль встречается в родословных книгах именно как личное, а не как прозвище.

Социальный состав носителей был разнородным: среди Авамилевых есть и казаки, и мещане, и священники. Фамилия не была дворянской, но и не считалась однозначно крестьянской — её носители часто служили в армии или занимались торговлей. В советское время фамилия почти исчезла из-за редкости исходного имени, но отдельные семьи сохранили её до наших дней.