Фамилия Горылев — яркий пример того, как русская фамилия может быть образована от прозвища, а не от крестильного имени. В основе лежит корень «гор-», но не в значении «гора», а в значении «горе, беда». Скорее всего, предок носителя этой фамилии получил прозвище Горыль. Суффикс «-ыль» в русских прозвищах встречается нечасто, но он характерен для слов, обозначающих человека по его характерному состоянию или поведению. Сравните: «копыль» (от «копать»), «кисель» (от «кислый»), или более понятное «горемыка». Горыль — это не просто «тот, кто горюет», а человек, который постоянно попадает в беду, неудачник, или, наоборот, тот, кто наводит тоску, вызывает жалость.

По другой, менее вероятной версии, корень может восходить к диалектному слову «горыль» — так в некоторых говорах называли человека с большим горбом или просто сутулого, «горбатого». Но эта версия слабее: для горба в русском языке есть устойчивое прозвище «Горбун» или «Горбатый», а суффикс «-ыль» для обозначения физического недостатка нетипичен. Правдоподобнее всё же связь с «горем».

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: прозвище Горыль плюс притяжательный суффикс «-ев» (в безударной позиции после мягкого «ль» пишется «-ев», а не «-ов»). Буквально: «чей?» — Горылев, то есть сын или потомок Горыля. Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская, что типично для прозвищных фамилий центральной России.

Географически фамилия Горылев встречается не повсеместно, а тяготеет к регионам бывшей Владимирской и Костромской губерний, а также к Нижегородскому Поволжью. Это косвенно подтверждает версию о прозвище: именно в этих областях диалектное слово «горевать» и его производные были особенно употребительны. Встречается также вариант написания «Гарылев» (с «а» в первом слоге) — это следствие акающего произношения, когда безударное «о» звучит как «а», но на письме закрепилась форма с «о», как более «книжная» и близкая к исходному слову «горе».