Фамилия Кармилов — один из тех случаев, когда внешне прозрачная основа обманчива. На первый взгляд кажется, что корень «кармил» отсылает к чему-то восточному или библейскому: гора Кармил (Кармель) в Израиле, известная по Ветхому Завету. Но для русского крестьянского или мещанского сословия прямая топонимическая связь со Святой землей маловероятна. Скорее всего, перед нами прозвище, образованное от глагола «кармить» — диалектного варианта слова «кормить». В северных и сибирских говорах «кармить» означало «кормить, содержать, давать пропитание». Соответственно, Кармилом могли прозвать либо щедрого хозяина, который не жалел еды для работников и странников, либо, напротив, прижимистого кормильца, от которого зависела вся семья.

Суффикс -ов указывает на стандартную русскую патронимическую модель: «чей?» — Кармилов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Кармил. Фамилия закрепилась в среде крестьян и посадских людей, где прозвища часто давались по бытовым чертам. Интересно, что в церковной среде встречается и другая версия происхождения — от имени Кармил (каноническая форма Кармилий). Это редкое мужское имя, которое носили некоторые святые, например, мученик Кармилий из Кесарии Палестинской. В таком случае фамилия означала бы «принадлежащий Кармилу» — то есть потомок человека, названного в честь святого.

Географически фамилия Кармилов встречается нечасто, но имеет локальные гнезда. По данным переписей XIX–XX веков, носители фамилии концентрировались в основном в центральных и южных губерниях России — Курской, Воронежской, а также в Сибири (Томская и Иркутская губернии), куда переселенцы принесли прозвище с собой. Это говорит о том, что фамилия возникла не в одном месте, а независимо в разных регионах у разных родов. Встречается и вариант написания через «а» — Кармилов, что подтверждает народное произношение с «аканьем».

Таким образом, основная версия — прозвище от «кармить» (кормить), и предки носителей фамилии были людьми, от которых зависело пропитание других: зажиточными крестьянами, мельниками, хлебосольными хозяевами. Библейский или святой вариант возможен, но менее вероятен для массовой фамилии.