Фамилия Байлов — одна из тех, где основа не лежит на поверхности. В ней нет очевидного ремесленного или географического корня, зато есть несколько лингвистических версий, и самая правдоподобная ведет в тюркские языки.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), а основа — «Байл». Скорее всего, это русифицированная форма тюркского имени или прозвища Бай, Байлы. В языках народов Поволжья и Сибири «бай» означает «богатый», «хозяин», «господин». Суффикс -лы/-ли образует прилагательное со значением обладания: «байлы» — «имеющий богатство», «богатый». Отсюда Байлов — буквально «сын богатого» или «потомок человека по прозвищу Байлы».

Менее вероятная, но возможная версия — связь с русским диалектным глаголом «байкать» (говорить, рассказывать, баюкать). В этом случае прозвище Байло мог получить говорун, сказочник или нянька. Однако эта гипотеза слабее: суффикс -л(о) в русских прозвищах обычно образует названия лиц по действию (зубрило, воротила), но фамилии на -ов от таких основ редки и чаще встречаются в форме Байлов — от слова «бай» (говорун) с добавлением -ов, что уже ближе к тюркской основе.

Фамилия географически привязана к зонам активных русско-тюркских контактов. Наибольшая концентрация носителей — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Это косвенно подтверждает версию о происхождении от тюркского имени, а не от русского диалекта.

В отличие от фамилий Байков или Баев, которые могли возникнуть и из тюркского «бай», и из русского глагола «баить», Байлов почти не имеет альтернатив в севернорусских говорах. Это делает тюркскую версию основной, а фамилию — ярким примером того, как межэтнические контакты сформировали русский родовой именослов.