Фамилия Бурдиловы (в мужском роде — Бурдилов) образована по стандартной восточнославянской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — Бурдилов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Бурдило.

Прозвище Бурдило, в свою очередь, скорее всего, связано с нарицательным «бурда». В древнерусском языке и диалектах бурдой называли мутный, хмельной напиток, а также вообще всякую мутную жидкость или месиво. Прозвище могли дать человеку, который любил такой напиток, либо тому, кто его варил — бурдовару. Вторая версия, менее вероятная, отсылает к слову «бурда» в значении «землянка» или «шалаш»: тогда Бурдилом могли прозвать строителя или жителя такого жилья.

Фамилия Бурдилов встречается в основном в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской и Ростовской областях. По данным переписей XIX века, носители фамилии были преимущественно государственными крестьянами, реже — мещанами. Окончание -ов типично для русского дворянского и крестьянского фамильного фонда, поэтому сословная принадлежность предков могла быть разной.

В ономастике фамилия Бурдилов интересна тем, что её основа — прозвище с суффиксом -ил(о), который в древнерусском языке часто образовывал имена по действию или характерному признаку (ср. Гудило, Крутило). Такие прозвища редко закреплялись в фамилиях, поэтому Бурдилов — довольно редкий случай сохранения этой архаичной модели. Однокоренная фамилия Бурдин встречается чаще, но она образована от другой основы — «бурда» напрямую, без увеличительного суффикса.

Точное время возникновения фамилии Бурдилов установить сложно, но судя по распространению в южнорусских говорах и по типу образования, она могла сложиться не позднее XVII века.