Фамилия Быхылова — редкий случай, где написание говорит о регионе больше, чем корень. Окончание -ова указывает на женскую форму, но мужской вариант, Быхылов, образован по самой распространённой русской модели: от прозвища или имени через суффикс -ов. Но ключевая особенность — основа «быхыл». Она не встречается в центральных говорах, зато отчетливо привязана к северным и сибирским диалектам, где «бых» или «быхыль» могло значить «бык» или «бычок» в местном произношении. В архангельских и вологодских говорах слово «бых» фиксируется как вариант «бык», с характерным для северного наречия отвердением согласного. Соответственно, Быхылов — это «сын того, кого прозвали Быхылом», то есть человека, которого сравнивали с быком: сильного, упрямого или крупного.

Менее вероятная, но не исключенная версия — связь с тюркским корнем. В некоторых тюркских языках «бых» или «бух» означает «пар», «туман» или «гнев». Однако фамилия явно славянская по суффиксу, а тюркская основа без адаптации встречается реже, чем диалектная русская. Прозвище Быхыл могло быть не только прямым сравнением с животным, но и ироничным — так могли назвать медлительного или, наоборот, напористого человека.

География фамилии подтверждает северное происхождение. По данным открытых баз, носители фамилии Быхылов (и Быхылова) встречаются в Вологодской, Архангельской областях и в Сибири, куда переселенцы с Русского Севера уходили в XVII–XIX веках. В центральных регионах фамилия практически не зафиксирована. Это говорит о том, что предки Быхыловых были, скорее всего, государственными или черносошными крестьянами, а не дворянами: фамилии на -ов у крестьян закрепились поздно, в основном после отмены крепостного права, и часто сохраняли диалектную основу.

С точки зрения словообразования фамилия стоит в ряду таких же редких северных фамилий, как Быхов, Быхин или Быков, но с диалектным оттенком. Если Быков — общепонятная фамилия от литературного «бык», то Быхылов — её локальный вариант, записанный через местное произношение. Это не ошибка писаря, а сознательное сохранение живой речи: в документах XVII–XVIII веков часто писали «как слышали», и фамилия закрепилась именно в такой огласовке.