Фамилия Батылова образована от мужской формы Батылов и относится к числу относительно редких. Её основа — слово «батыл» или «батыль», которое в русских говорах, особенно на юге и юго-востоке, означало «стебель», «травянистый побег», «ботва». В словаре Владимира Даля «батыль» — это «ботва, стебель, былинка, зелень» (например, картофельная батыль). Таким образом, прозвище Батыл могли дать человеку высокому, тонкому, «стебельчатому», либо тому, кто занимался огородничеством или жил в местности, где это слово было в ходу.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов- (женский вариант -ова) указывает на принадлежность к роду. Батылов — буквально «сын Батыла» или «из семьи Батыла». Это типичная патронимическая фамилия, которая закрепилась в XV–XVII веках, когда прозвища переходили в наследственные именования. Интересно, что суффикс -ов- здесь нередкий, но сама основа «батыл» встречается реже, чем, скажем, «Ботвин» или «Ботвинников» — однокоренные фамилии с тем же значением.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с тюркским словом «батыр» (богатырь, храбрец), перешедшим в «батыл» через диалектное смягчение. Однако для этого нет устойчивых лингвистических подтверждений: в русских фамилиях на -ов форма «Батыров» встречается чаще, а «Батылов» тяготеет именно к славянской ботанической лексике. Географически фамилия встречается в центральных и южных областях России, а также в Поволжье, где слово «батыль» фиксировалось в говорах.

Сословного барьера у фамилии не было: Батыловы могли быть и крестьянами, и посадскими людьми. В дореволюционных метрических книгах фамилия изредка попадается среди однодворцев — потомков служилых людей, живших на южных рубежах. Сейчас носители фамилии живут в России и странах бывшего СССР, но массовой распространённости она не получила.