Фамилия Безмылова, как и её мужская форма Безмылов, происходит от прозвища Безмыло. В её основе лежит отрицательная частица «без» и слово «мыло». В прямом смысле прозвище означало «тот, у кого нет мыла», что в бытовом контексте могло указывать на человека, не имевшего бани или не пользовавшегося мылом. Однако есть и другая версия: в некоторых русских диалектах «мылом» называли пот. Тогда Безмыло — прозвище человека, который не знал тяжёлой физической работы, то есть не потел.

Прозвища с частицей «без-» встречаются в русской ономастике довольно часто: Безруков, Безносов, Безземельный. Они обычно описывали внешний признак, имущественное положение или особенность поведения. Безмыло — не исключение. Скорее всего, прозвище закрепилось за конкретным человеком как шутливое или укоризненное именование, а затем перешло в фамилию по стандартной модели: Безмыло → Безмылов (чей? — сын Безмыло).

С точки зрения словообразования фамилия оформлена патронимическим суффиксом -ов, что характерно для русских фамилий, образованных от прозвищ, оканчивающихся на согласный. Форма Безмылова — женский вариант той же фамилии, возникший естественным путём как указание на принадлежность к роду Безмыловых.

География фамилии не широкая, но встречается она в основном в центральных и северных регионах России, где диалектное слово «мыло» в значении «пот» было в ходу. Это косвенно подтверждает вторую версию происхождения. В любом случае, фамилия Безмылова — редкий пример того, как бытовая деталь (отсутствие мыла или пота) стала основой для родового именования.