Фамилия Доможилова — женская форма, мужская — Доможилов. Основа фамилии — прозвище или некалендарное имя Доможил. Слово «доможил» в старых русских говорах означало «домосед», «хозяин, который постоянно сидит дома», а также «старожил, коренной житель». Человек, которого называли Доможилом, скорее всего, не любил дальних поездок, был привязан к своему дому и хозяйству, либо, напротив, жил на одном месте дольше других, в отличие от пришлых.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов-/-ев- присоединялся к основе прозвища или имени, указывая на принадлежность («чей?» — сын Доможила). Суффикс -л- в основе «доможил» — это древний показатель деятеля, как в словах «светило», «правило», «кормило». Получается, что прозвище Доможил буквально значило «живущий дома» или «жилец дома».

Встречаются и другие версии, но они менее убедительны. Иногда фамилию связывают с диалектным словом «доможир» (домохозяин), где произошла замена «р» на «л». Однако это скорее народное переосмысление, чем реальный путь возникновения. Ещё реже основу выводят из «доможительство» — ведение хозяйства, но это уже позднее книжное толкование.

Географически фамилия Доможилов тяготеет к северным и центральным областям России. Встречается в вятских, ярославских, костромских и новгородских землях. В писцовых книгах XVI–XVII веков упоминаются крестьяне и посадские люди с этим именем-прозвищем. Например, в документах по Ярославлю и Вологде зафиксированы Доможиловы — хлебопашцы и ремесленники. Среди дворянских родов фамилия не отмечена, что указывает на её крестьянское или мещанское происхождение.