Фамилия Джемилов происходит от личного имени Джемил — народной, адаптированной формы арабского имени Джамиль. На арабском «джамиль» означает «красивый, прекрасный». Скорее всего, так называли долгожданного или особенно миловидного ребенка, желая ему внешней и внутренней красоты. В тюркской среде, где имя прижилось, ударение могло смещаться, а звук «дж» стал характерным для крымскотатарского, турецкого и некоторых кавказских языков. Есть и вторая версия: основа фамилии — турецкое женское имя Джемила, которое переводят как «любезная, обходительная». В этом случае фамилия могла образоваться от имени матери или бабушки, что встречается реже, но не исключено для регионов с сильным влиянием исламской традиции именования.

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилий, типичную для многих народов бывшей Российской империи. Его добавляли к иноязычным основам при оформлении документов, метрических записей или воинских списков. Таким образом, Джемилов — это не исконно русская, а русифицированная фамилия, которая закрепилась за носителями тюркского или кавказского происхождения.

Географически фамилия чаще всего встречается среди крымских татар, а также у народов Дагестана и Азербайджана. В Крыму имя Джемил — не редкость, и фамилия Джемилов органично вписалась в местный ономастикон. В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имен, эта несёт в себе прямую арабскую лексику и мусульманский культурный код. Разбор однокоренных вариантов (Джемилев, Джемиль, Джамилов) показывает, что разница в написании связана с особенностями передачи арабской фонетики через разные алфавиты: кириллицу или латиницу.