Фамилия Гнилозубов — одна из тех, что сразу обращает на себя внимание своей прямотой. Она образована от прозвища Гнилозуб, которое, в свою очередь, сложилось из двух слов: прилагательного «гнилой» и существительного «зуб». Прозвище было говорящим: так нарекали человека с заметно испорченными зубами. В крестьянской среде, где стоматологической помощи не существовало, это была распространённая и бросающаяся в глаза особенность, которая легко становилась основой для уличного прозвища.

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий. Прозвище прошло стадию сложного прилагательного: «гнилые зубы» → «гнилозубый» → «Гнилозуб» → «Гнилозубов». По такому же принципу появились Белоусовы (от «белые усы») или Кривошеины (от «кривая шея»). С точки зрения морфологии, фамилия двухосновная, что характерно для древнейшего пласта русских прозвищных фамилий.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — «Гнилозубов», то есть сын, потомок Гнилозуба. Такая модель стала самой массовой в центральной и северной России, вытеснив более архаичные формы на -ин.

Интересно, что в отличие от многих «телесных» прозвищ (Косой, Хромой, Горбатый), прозвище Гнилозуб не ушло в небытие, а сохранилось в виде фамилии. Это говорит о том, что в момент закрепления фамилии за родом оно не воспринималось как оскорбление — скорее как точная примета, отличавшая одного человека от другого в условиях, когда фамилий ещё не было.

Встречается фамилия преимущественно в южнорусских и украинских говорах, где слово «гнилой» было в ходу, а также в казачьей среде. В реестре Войска Запорожского XVII века можно найти похожие по конструкции прозвища, что косвенно подтверждает южное происхождение рода.

Сейчас фамилия редкая. Её носители живут в основном в Ростовской, Волгоградской областях и на Кубани. Встречаются также варианты написания с одной «з» — Гнилозубов, но это скорее описка, чем отдельная ветвь, так как основа «гнилозуб» устойчива.