Фамилия Гостиловы (в мужском роде — Гостилов) образована от прозвища, а не от крестильного имени. В основе лежит слово «гость» — в древнерусском языке оно означало не только приглашённого посетителя, но и чужака, пришельца, а также иноземного купца. Прозвище Гостило, от которого пошла фамилия, могло закрепиться за человеком по разным причинам. Самая распространённая версия: так называли незваных и недобрых людей, а также воров и разбойников — особенно грабителей на Волге, где «гостями» порой именовали лихих людей с «низовой» вольницы.

Суффикс -ил- в прозвище Гостило — типичный для имён, характеризующих человека по действию или свойству (сравните: Губило, Душило, Крутило). Такие прозвища нередко давали с оттенком иронии или опасения. Фамилия образовалась по стандартной патронимической модели: Гостило → сын Гостилова → Гостиловы. То есть буквально «чьи?» — принадлежащие роду человека по прозвищу Гостило.

В исторических документах встречаются родственные фамилии и прозвища. Исследователь С. Б. Веселовский в своих трудах по ономастике упоминает: холопка Гостева (1506 год, Муром), посадский человек Андрей Гостенок (1586 год, Псков), Семен Тимофеев, прозванный Гостихин (1570 год, Владимир), и пушкарь Гостихин (1659 год, Лебедянь). Эти записи показывают, что прозвища с корнем «гост-» были распространены в разных слоях общества — от холопов до служилых людей по прибору.

Говорить о точном месте возникновения фамилии Гостилов сложно: процесс формирования фамилий на Руси был длительным и шёл неравномерно в разных регионах. Однако ясно, что она появилась не позднее XVI–XVII веков, когда патронимические фамилии на -ов закрепились в среде служилых и посадских людей. В отличие от дворянских фамилий, Гостиловы, скорее всего, принадлежали к непривилегированным сословиям — крестьянам, посадским или казакам, где прозвища бытовали особенно долго.