Фамилия Гаврильевых — один из вариантов огромного «гнезда» фамилий, образованных от крестильного имени Гавриил. В переводе с древнееврейского это имя означает «божественный воин» или «моя сила — Бог», и на русской почве оно дало десятки производных форм: Гаврила, Гаврик, Гавря, Ганя и, в том числе, Гаврилий. Именно эта редкая форма — Гаврилий — и легла в основу фамилии. В ономастике её считают либо вариантом самого имени Гавриил, либо притяжательным прилагательным, образованным от просторечного Гаврил с помощью суффикса -ий. Этот суффикс характерен скорее для украинской традиции (сравните: Шевченко — Шевчий, Коваль — Ковалий), где он указывал на принадлежность: «Гаврилий» буквально значило «сын Гаврила» или «человек из рода Гаврила».

Таким образом, фамилия Гаврильев — это не «внук Гавриила», а потомок человека, которого в быту звали Гаврилий. Такая словообразовательная цепочка (Гавриил → Гаврил → Гаврилий → Гаврильев) встречается реже, чем привычные Гаврилов или Гаврилин, что делает фамилию интересным исключением. Обычно фамилии на -ев образуются от основ на мягкий согласный (Илья — Ильин, но Гаврила — Гаврилин), а здесь мы видим -льев, что прямо указывает на исходную форму на -ий (Гаврилий).

Сословно фамилия недвусмысленно говорит о происхождении: носитель имени Гаврил (или Гаврилий) в большинстве случаев принадлежал к крестьянской или посадской среде, где полное церковное имя заменяли обиходным вариантом. Точную географию бытования фамилии установить сложно, однако суффикс -ий намекает на западнорусские или украинские корни рода, откуда фамилия могла распространиться на север и восток. В любом случае, Гаврильевы сохранили в своей фамилии память о редкой форме имени, которая почти исчезла из повседневного обихода, но осталась в документах и метриках.