Фамилия Дудылёва — женская форма мужской фамилии Дудылёв. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Дудыла. В русских говорах слово «дудыла» означало человека, который играет на дудке (дуде), либо, в переносном смысле, болтуна или пустомелю. Связь с музыкальным инструментом — самая прямая и очевидная: предок носителя фамилии мог быть пастухом-дударём, скоморохом или просто любителем играть на дудке. Встречается и другая версия: «дудыла» — от глагола «дудеть» (монотонно говорить, надоедать), что давало прозвище нудному, занудному человеку.

Суффикс -ёв в фамилии Дудылёв (а не более распространённое -ов) указывает на то, что основа прозвища оканчивалась на мягкий согласный или шипящий. В данном случае «Дудыл-» даёт под ударением «Дудылёв». Такая модель типична для фамилий, образованных от прозвищ на -ыла (сравните: Губыла — Губылёв, Ковыла — Ковылёв). Это не отчество в классическом смысле («чей сын?»), а притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?»: сын Дудылы.

Фамилия довольно редкая. Географически она встречается в центральных и северных областях России, а также в Поволжье — там, где были сильны традиции пастушества и народной музыки. Встречаются варианты написания с одной «л» (Дудылев) — это результат упрощения на письме или ошибок в документах, но исходная форма именно с «ё» под ударением.

В ономастике фамилия Дудылёв интересна тем, что сохранила архаичный суффикс -ыл-, который в современном русском языке почти не используется для образования новых прозвищ. Это делает её «живым ископаемым» среди фамилий, прямым потомком древнерусской модели именования по характерному действию или поведению.