Фамилия Имануилов — редкая и необычная для русского уха. Её основа отсылает напрямую к древнееврейскому имени Иммануил (עִמָּנוּאֵל), что значит «с нами Бог». В русской традиции это имя известно прежде всего как одно из имён Христа, упоминаемое в Евангелии от Матфея. Однако в качестве личного имени Иммануил (или Эммануил) в России никогда не было широко распространено — его давали чаще в среде духовенства или в образованных семьях, ориентированных на библейские имена.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: суффикс -ов указывает на принадлежность. Имануилов — буквально «сын Имануила» или «потомок Имануила». Фамилия образована от полной формы имени, без уменьшительных суффиксов, что характерно для фамилий, возникших в среде, где имя употребляли в его книжном, церковном варианте. Это отличает её, скажем, от фамилии Мануилов, которая могла возникнуть от сокращённой формы того же имени.

Географически фамилия Имануилов встречается крайне редко. В дореволюционных источниках она фиксируется преимущественно среди потомков духовенства — священников и дьяконов, которым давали библейские имена при поступлении в семинарию. В XIX веке семинаристы нередко получали фамилии по имени отца или по имени святого, и Имануилов — один из таких «искусственных» книжных вариантов, которые выделяли носителя из крестьянской или купеческой среды.

В советское время фамилия почти исчезла из обихода: носители либо меняли её на более привычные, либо она затухала в поколениях. Сегодня Имануилов — редчайший случай, и её обладатель почти наверняка происходит из семьи, где предки были связаны с церковью или получили фамилию в духовном училище. Других версий происхождения (от тюркских или кавказских корней) ономастика не предлагает — основа однозначно семитская, но пришла в русский язык через церковнославянские тексты.