Фамилия Братиловы (в мужском варианте — Братилов) образована от личного прозвища Братил и относится к древнему пласту русских фамилий, возникших ещё до массового закрепощения крестьян. Основа прозвища — корень «брат», и вокруг этого корня строится несколько версий происхождения.

Самая прямая и правдоподобная версия: Братилом называли мальчика, которого воспитывал старший брат. В многодетных семьях, где родители умирали рано или отец уходил в долгий поход (а такое случалось часто в крестьянской и казачьей среде), старший брат фактически становился главой семьи. Прозвище закреплялось за человеком на всю жизнь. Вторая, менее бытовая версия — от слова «братила» в значении «друг, приятель». Так могли прозвать общительного, приветливого человека, который ко всем обращался «брат». В северных и сибирских говорах слово «братило» встречалось именно в этом, дружеском смысле.

Морфологически фамилия образована по стандартной модели: прозвище Братил + патронимический суффикс -ов. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Братила». Такая модель была самой распространённой в центральной России и на севере, в отличие от южных и западных регионов, где чаще использовали суффиксы -енко, -ук или -ич.

Редкость фамилии Братиловы — в самом прозвище. Обычнее встречаются фамилии от имени Брат (Братов) или от слова «братан» (Братанов). Форма с суффиксом -ил встречается реже и может указывать на древность прозвища: суффикс -ил в древнерусских некалендарных именах (сравните: Мил, Милуша, Неустрой) часто придавал прозвищу ласкательный или уменьшительный оттенок. То есть Братил — это не просто «брат», а «братик, любимый брат».

О точном месте возникновения фамилии сейчас говорить сложно: процесс формирования родовых имён шёл несколько столетий, и без письменных источников XVII–XVIII веков привязать фамилию к конкретному уезду или сословию проблематично. Однако по модели образования и корню можно уверенно отнести Братиловых к числу старых русских фамилий, возникших в среде свободных крестьян или посадских людей, а не в дворянской среде (где преобладали фамилии на -ский).