Фамилия Додылев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с речью или звукоподражанием. Корень «дод-» в русских говорах имел значение «глупый, бестолковый человек» или «тот, кто говорит невнятно, бормочет». В словаре Владимира Даля зафиксирован глагол «додылять» — говорить нескладно или делать что-то кое-как. Отсюда и прозвище Додыль: так в северных и центральных губерниях могли назвать нерасторопного работника или человека с невнятной речью.

Суффикс «-ев» указывает на стандартную русскую патронимическую модель: «чей?» — Додылев, то есть сын или потомок Додыля. В отличие от фамилий на «-ин», которые образуются от основ на -а/-я (Додылин), форма Додылев предполагает, что исходное прозвище оканчивалось на мягкий согласный или -й. Встречается и вариант Додылин, но он менее распространён.

Есть и другая, менее очевидная версия. В некоторых диалектах «дод» означало «дед, старик». Если прозвище Додыль образовано от «дод» с уменьшительно-пренебрежительным суффиксом «-ыль», то фамилия могла означать «внук или потомок старого деда». Однако эта гипотеза слабее: суффикс «-ыль» в русской антропонимии чаще встречается в прозвищах, характеризующих поведение (Кипыль — от «кипеть», Топыль — от «топтать»), чем в родственных обозначениях.

Фамилия не относится к числу дворянских и не встречается в старых родословных книгах. Её носители — крестьяне или посадские люди, получившие фамилию при переписях XVIII–XIX веков. Географически Додылевы чаще всего фиксируются в Вологодской, Архангельской и Костромской губерниях — именно там сохранялась диалектная лексика с корнем «дод-». В современной России фамилия остаётся редкой, с наибольшей концентрацией в центральных и северных регионах.