Фамилия Карпилов образована от имени или прозвища Карпило. Основа — «карп», рыба семейства карповых. Суффикс -ил- указывает на то, что перед нами прозвищная форма, распространённая в южнорусских и украинских говорах. Такие прозвища с суффиксом -ил(о) часто давали по характерному действию или свойству: Карпило — либо человек, похожий на карпа (медлительный, молчаливый, с большими губами), либо тот, кто ловил или разводил карпов. Суффикс -ов в конце — стандартный патронимический, «сын Карпила».

Географически фамилия тяготеет к югу России и востоку Украины. Встречается в Курской, Белгородской, Воронежской областях, а также в Харьковской и Полтавской. В центральных и северных регионах России она редка: там чаще встречались фамилии от полной формы имени Карп (Карпов) или от уменьшительной Карпухин.

Интересная деталь: фамилия Карпилов стоит в одном ряду с такими, как Козлилов, Бородилов, Губилов — все они образованы по одной модели от прозвищ с суффиксом -ил-. В ономастических словарях (например, в работах Б. Унбегауна) эта модель отмечается как характерная для украинской и южнорусской антропонимии. В отличие от фамилий на -ин (Карпин), которые могли возникнуть от женского имени или отчества, Карпилов однозначно указывает на мужское прозвище.

Версия о происхождении от названия рыбы — основная. Альтернативная гипотеза, что Карпило — это искажённое крестильное имя Карп (от греч. karpos — «плод»), маловероятна: от Карпа образовали бы Карпов или Карпенко, а не Карпило. Таким образом, предок носителя фамилии почти наверняка получил прозвище за внешность или род занятий, связанных с карпом.