Фамилия Гаджилов образована от мужского имени Гаджи, которое представляет собой русскую адаптацию арабского имени Хаджи (حاجي). В исламской традиции «хаджи» — почётный титул, который присваивается мусульманину, совершившему паломничество (хадж) в Мекку. Со временем это слово стало личным именем и распространённой основой для фамилий у народов Кавказа, Поволжья и Средней Азии. Начальное «г» в русской записи («Гаджи» вместо «Хаджи») — характерная черта передачи тюркских и кавказских имён, где звук часто смягчается или озвончается.

Модель образования фамилии — русский патронимический суффикс -ов, который присоединили к основе «Гаджил». Форма «Гаджил» могла возникнуть как вариант имени Гаджи с добавлением форманта -л, типичного для некоторых тюркских языков (сравните: Ахмет — Ахметил, Ибрагим — Ибрагимил). Такие формы часто использовались в быту для обозначения младшего или подчинённого лица, а затем закреплялись в документах. Таким образом, Гаджилов буквально означает «потомок Гаджи» или «принадлежащий к роду Гаджи».

Фамилия Гаджилов распространена среди народов, исторически исповедующих ислам, в первую очередь у азербайджанцев, кумыков, лезгин и других дагестанских народов. В России она встречается в Дагестане, Чечне, а также в регионах, куда мигрировало население с Кавказа в XX веке. Поскольку имя Гаджи было широко распространено, фамилия не указывает на конкретную профессию или сословие предков — скорее, на религиозный статус основателя рода. В некоторых случаях носителем имени мог быть не сам паломник, а сын или внук, получивший имя в честь деда-хаджи.

В русском языке фамилия склоняется по правилам мужских фамилий на -ов: Гаджилов, Гаджилова, Гаджилову и так далее. Женский вариант — Гаджилова — остаётся неизменяемым в мужском роде применительно к женщине. Встречаются также варианты написания через «х» (Хаджилов), но форма с «г» более характерна для русскоязычных документов, составленных на Кавказе в XIX–XX веках.