Фамилия Фамильнова — женская форма фамилии Фамильнов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Фамилий. Звучит необычно, но корень здесь вполне прозрачный: «фамилия». В старину это слово имело более широкое значение, чем сейчас, — «семья», «род», «домочадцы». Поэтому Фамилием могли прозвать человека, который особенно дорожил семейными устоями, был главой большого рода или, наоборот, не имел своей семьи и жил при чужих людях, как бы «при фамилии».

Модель образования простая: к основе на -ий добавили русский патронимический суффикс -ов, что типично для фамилий, возникших из полных форм прозвищ или имён (ср. Иванов, Петров). Суффикс -н- в данном случае не отдельный формант, а часть корня: Фамилий — Фамильнов. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Фами́льнова, хотя в разговорной речи возможны варианты.

Географически фамилия редкая. Встречается в основном в центральных областях России, единичные записи есть в Тверской и Московской губерниях по данным переписей XIX — начала XX века. В дореволюционных источниках попадаются крестьяне и мещане с такой фамилией, что подтверждает её простонародное происхождение: прозвище давали не в дворянской среде, а в среде, где «фамилия» как понятие была ещё внове.

Есть и другая, менее правдоподобная версия: что основа восходит к латинскому «famulus» — слуга, раб. Но в русском быту такое заимствование маловероятно, а слово «фамилия» давно и прочно вошло в язык именно в значении «семья». Так что первая версия — основная. Носители фамилии Фамильнова могут считать, что их предок, скорее всего, был человеком семейным или тем, о ком говорили: «он из такой-то фамилии», то есть из известного рода, пусть и незнатного.