Фамилия Гусайлова — женская форма фамилии Гусайлов, и её происхождение напрямую связано с тюркскими корнями. В основе лежит имя или прозвище Гусай, которое восходит к арабскому имени Хусайн (в русской передаче часто звучит как Гусейн, Гусей). Хусайн — уменьшительно-ласкательная форма от имени Хасан, означающая «хороший», «красивый», «добрый». Учитывая, что такие имена были широко распространены у татар, башкир и других тюркских народов, фамилия Гусайлов (а следовательно, и Гусайлова) скорее всего имеет татарское или башкирское происхождение.

Модель образования типична для русских фамилий, возникших на иноязычной основе: к тюркскому имени Гусай добавили русский патронимический суффикс -ов (в женском роде -ова). Это характерно для конца XIX — начала XX века, когда у многих нерусских народов Российской империи фамилии оформлялись по русскому образцу. Встречается также вариант с суффиксом -ев (Гусаев), но форма Гусайлов указывает на то, что исходное имя заканчивалось на твёрдый согласный.

Географически фамилия Гусайлова наиболее часто встречается в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Самарской областях. В этих регионах исторически жили тюркоязычные народы, которые принимали православие, но сохраняли свои имена. Предки современных носителей фамилии могли быть крещёными татарами или башкирами, а также мишарями. Сословно — чаще всего крестьяне или мещане.

Стоит отличать эту фамилию от внешне похожей Гусайлова с ударением на последний слог — в этом случае возможна связь с русским диалектным словом «гусай» (так в некоторых говорах называли гуся-самца), но это редкая и спорная версия. Для фамилии Гусайлова тюркское происхождение гораздо правдоподобнее и подтверждается массовостью именно в тюркоязычных регионах.