Фамилия Гвоздилова явно ведет начало от прозвища или нецерковного имени Гвоздило. В основе — слово «гвоздь». Суффикс -ил- в восточнославянских прозвищах типичен для названий орудий или деятелей: «молотило», «точило», «правило». Гвоздилом могли называть либо мастера, который делал гвозди (кузнеца-гвоздочника), либо человека, который ими торговал. В старину гвозди были ходовым товаром, и ремесло гвоздаря было отдельной и уважаемой специальностью.

Менее вероятная, но возможная версия — прозвище по характеру: «гвоздилой» могли прозвать настырного, упрямого или колкого человека, который «въедался», как гвоздь. В русских говорах слово «гвоздь» иногда использовалось иносказательно, но прямого прозвища «Гвоздило» с таким значением словари диалектов не фиксируют, поэтому ремесленная гипотеза убедительнее.

Форма на -ов типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на твердый согласный. Гвоздилов — сын или потомок Гвоздила. Притяжательный суффикс -ов указывает на принадлежность к роду. Фамилия Гвоздилова — женская форма, образованная по тому же принципу.

Фамилия не относится к числу распространенных. Она встречается преимущественно в центральных и южных регионах России, особенно в Рязанской, Тамбовской и Воронежской областях. География подсказывает, что предки носителей фамилии были скорее всего государственными или помещичьими крестьянами, занимавшимися кузнечным делом. В дворянских родословных книгах эта фамилия не отмечена, что подтверждает ее «ремесленное» происхождение.

Однокоренные фамилии — Гвоздев, Гвоздиков, Гвоздарёв. Гвоздилова стоит в ряду тех, что прямо называют занятие предка, а не просто указывают на предмет.