Фамилия Исмайилов — один из тех случаев, когда написание напрямую указывает на путь, которым имя вошло в русский язык. В основе лежит арабское имя Исмаил (библейский Измаил, сын Авраама), которое через тюркские языки, в частности азербайджанский, приобрело форму Исмайыл. Именно эта форма с конечным «-ыл» и дала фамилию Исмайилов. Суффикс «-ов» здесь — классический русский патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». То есть носитель фамилии — потомок человека по имени Исмайыл.

Ключевое отличие от более распространённой фамилии Исмаилов — в огласовке. В русском языке имя Исмаил часто записывали через «и» в конце, отсюда и фамилия Исмаилов. Вариант с «йы» (Исмайилов) — более точная передача тюркского произношения, где гласный звук ближе к «ы», а не к «и». Такое написание характерно для азербайджанской и, реже, кумыкской традиции оформления фамилий в русской записи. Географически фамилия Исмайилов встречается преимущественно в регионах с компактным проживанием азербайджанцев — в Азербайджане, Дагестане, а также в крупных городах России с диаспорами.

Само имя Исмаил в исламской традиции — один из почитаемых пророков, сын Ибрахима (Авраама). Поэтому фамилия не несёт указания на ремесло или сословие предка: она образована от имени, бытовавшего в самых разных социальных слоях — от крестьян до купцов и духовенства. Словообразовательная модель проста: к тюркской основе Исмайыл прибавили русский суффикс принадлежности. Социальный контекст здесь не отличить по фамилии: потомок Исмайыла мог быть и ремесленником, и землевладельцем.

В русском языке фамилия склоняется по правилам мужского рода на согласный: Исмайилова, Исмайилову и так далее. Женский вариант — Исмайилова — не склоняется, если речь о замужней женщине. Написание с двумя «и» подряд (Исмайилов) нередко вызывает путаницу при заполнении документов: её путают с более частотной Исмаилов. Поэтому для генеалогического поиска стоит учитывать оба варианта написания, особенно в дореволюционных метрических книгах, где грамотность писарей была переменчивой.