Фамилия Фанайлов — редкий пример, где за внешне простой русской формой на -ов скрывается корень, уводящий не в славянские земли, а на юг Европы. Вопреки возможной догадке, основа здесь не греческая (от слова «фан» или «фанатик»), а итальянская или румынская. Скорее всего, в основе лежит имя или прозвище Фанайл, которое восходит к итальянскому Fanale — «маяк, факел». В русской среде такое прозвище мог получить человек светловолосый, заметный или, напротив, работавший смотрителем маяка. Менее вероятна, но допустима связь с румынским словом fanar — «фонарь» (из того же латинского источника).

Суффикс -ов указывает на стандартную модель русской фамилии, образованной от имени или прозвища отца. То есть исходно Фанайлов — «сын Фанайла». Фамилия могла закрепиться в среде, где русское население соседствовало с итальянскими или греческими колонистами — например, в Причерноморье, на Кубани или в Новороссии. Встречается она и в Запорожье, и в Крыму, что косвенно подтверждает южное происхождение.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) прямого упоминания Фанайлова нет, но модель «иноязычная основа + -ов» хорошо известна: таковы Фанарь, Фанарджи, Фанайлов стоит в одном ряду с более частыми Фонарёвым или Фонарёвым, но с иным корнем. Интересно, что написание через «ай» (а не «ае» или «а») — скорее всего, результат народной адаптации: итальянское Fanale в устной речи могло звучать как «Фанайл», с йотированным окончанием.

Сословная принадлежность носителей фамилии неясна: в документах XVIII–XIX веков Фанайловы встречаются среди мещан и государственных крестьян южных губерний, но не в дворянских родословных книгах. Это фамилия, которая хранит след миграции и языкового контакта: человек с итальянским корнем в русской фамилии — живое напоминание о том, как в имперской России переплавлялись разные культуры.