Фамилия Камылов образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: основа плюс патронимический суффикс -ов. Это значит, что в основе лежит прозвище или нецерковное имя родоначальника, а суффикс указывает на принадлежность («чей?» — Камылов, то есть сын или потомок Камыла).

Корень «камыл» — тюркского происхождения. В тюркских языках, особенно в татарском и башкирском, слово «камыл» означает «камыш», «тростник». Прозвище Камыл могли дать человеку, жившему в камышовых зарослях, у болотистой реки, либо тому, кто занимался заготовкой или плетением из камыша. Такая модель характерна для южнорусских, поволжских и сибирских регионов, где было сильно тюркское влияние и где фамилии на -ов нередко получали из прозвищ, а не из крестильных имён.

Есть и вторая, менее вероятная версия: связь с древнерусским диалектным словом «камыла» — так в некоторых говорах называли неуклюжего, неповоротливого человека или, наоборот, того, кто «камылит» (хитрит, изворачивается). Однако эта гипотеза слабее, так как слово плохо фиксируется в письменных источниках, а тюркская основа встречается в фамилиях Поволжья (сравните: Камышев, Камышов, Камылин) гораздо чаще.

Фамилия Камылов не относится к числу дворянских или старомосковских — её носители, скорее всего, были крестьянами или мещанами из районов Среднего Поволжья, Приуралья или Западной Сибири. Встречается она нечасто, и самые ранние документальные упоминания, вероятно, относятся к XVII–XVIII векам, когда шёл процесс массового закрепления прозвищ за крестьянскими семьями.