Фамилия Гармилова — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, прозвище, связанное с глаголом «гармить» или диалектным «гармовать». В русских говорах, особенно северных и сибирских, «гармить» означало «шуметь», «кричать», «браниться», а «гармовать» — «работать с шумом», «грохотать». Соответственно, Гармилой могли прозвать человека шумного, крикливого, скандального или, наоборот, того, кто работал с большим шумом — например, кузнеца или мельника.

Суффикс -ов в фамилии указывает на типичную патронимическую модель: Гармилов — сын Гармилы. Если бы фамилия звучала как «Гармилин», это говорило бы о более древней форме с суффиксом -ин, но вариант на -ов встречается чаще и мог закрепиться позже, под влиянием московской традиции. Сама основа «Гармил» — это, вероятно, не церковное имя, а мирское прозвище, которое в дохристианской или раннехристианской Руси давали по характеру.

Фамилия редкая и географически локализованная. Наибольшая концентрация носителей — в Вологодской и Архангельской областях, что подтверждает северное происхождение основы. В этих краях слово «гарма» или «гарм» (шум, гам) было в ходу, и прозвище Гармила не казалось бы странным. Встречаются также варианты «Гармилин» и «Гармиловский», но они ещё реже.

Существует и менее вероятная, но возможная версия: связь с тюркским корнем «гарма» (смесь, мешанина) или с именем Гармила как формой от христианского Ермил (от греческого «Эрмилос» — из рода Гермеса). Однако для русского уха и для северных говоров первая версия — с шумом и гамом — звучит естественнее и подкрепляется диалектными словарями.

Таким образом, предки Гармиловых, скорее всего, были людьми с громким голосом или шумной профессией. Фамилия не дворянская и не купеческая — судя по отсутствию в боярских списках, это крестьянский или посадский род, сохранивший своё прозвище в документах XVII–XVIII веков.