Фамилия Дойловы отталкивается от прозвища Дойло, которое связано с глаголом «доить». Слово «дойло» в русских говорах имело прямое значение — дояр, человек, который доит коров. Но у этого корня мог быть и переносный смысл. В некоторых диалектах «дойлом» в шутку называли не только скотника, но и ненасытного, жадного человека, который «тянет» из других выгоду — примерно как доят корову. Впрочем, основная версия всё-таки профессиональная: предок носителей фамилии был скотником или пастухом, занимавшимся дойкой.

Модель образования фамилии стандартна для русского севера и центральных областей: суффикс -ов присоединялся к основе, оканчивающейся на -о. Форма Дойлов — притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?»: сын Дойла. Такая модель была особенно распространена в XVI–XVII веках, когда фамилии только начинали закрепляться за крестьянскими и посадскими родами.

В современных говорах слово «дойло» почти вышло из обихода, но в псковских и тверских диалектах оно ещё встречается. Это даёт примерную географическую привязку: фамилия могла возникнуть именно в северо-западной части России, где скотоводство было одним из основных занятий. В южных и сибирских областях для обозначения дояра чаще использовали слово «доильщик» или «дойщик», так что форма Дойло — примета именно северного говора.

Фамилия Дойлов не относится к числу самых частых, но и не является уникальной. Встречается в метрических книгах Вологодской и Архангельской губерний, а также в списках крестьян Пермской губернии — это подтверждает её «северное» происхождение. Иногда фамилию путают с Дойников или Дойницын, но они образованы от разных основ: Дойников — от «дойник» (сосуд для молока), а Дойлов — напрямую от прозвища человека.

О точной дате появления фамилии говорить сложно: письменные источники фиксируют её не раньше XVII века, но устно она могла бытовать и раньше. В любом случае, фамилия Дойлов сохранила в себе память о простом, но важном крестьянском ремесле, без которого не обходилось ни одно хозяйство.