Фамилия Карпилова — женская форма мужской фамилии Карпилов. В основе лежит прозвище или мирское имя Карпило, которое, в свою очередь, образовано от крестильного имени Карп. Это имя греческого происхождения (καρπός — «плод»), в святцах оно связано с апостолом Карпом, одним из семидесяти. Однако прямая связь с «плодом» здесь вторична: в народе имя быстро обросло уменьшительными и пренебрежительными формами.

Суффикс -ил(о) в слове Карпило — редкая и выразительная модель. В русских говорах суффикс -ил(о) придавал слову оттенок действия или свойства: «зубрило» (заучка), «курило» (любитель курить). Карпилом могли назвать человека, который чем-то напоминал карпа (например, медлительностью или внешностью), либо просто носителя имени Карп, но с оттенком фамильярности. Второй вариант правдоподобнее: в документах XV–XVII веков встречаются крестьяне и посадские люди с именами Карпик, Карпуня, Карпило — это обычные бытовые варианты канонического имени.

География фамилии Карпилов/Карпилова тяготеет к югу России и Украине. Фамилия встречается в Курской, Белгородской, Воронежской областях, а также на Кубани. Это объяснимо: имя Карп было особенно популярно в казачьей среде и среди крестьян чернозёмной полосы. В украинском языке форма «Карпило» звучит естественнее, чем в северных говорах, поэтому носители фамилии — преимущественно потомки выходцев с Украины или южнорусских регионов.

С точки зрения словообразования фамилия простая: основа Карпил- плюс типичный русский суффикс принадлежности -ов (в женском роде -ова). Это указывает на то, что предок носителя фамилии был известен как Карпило — либо по имени, либо по прозвищу. Сословного барьера фамилия не имела: её могли носить и крестьяне, и мещане, и казаки. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано.

В написании путаницы нет: фамилия пишется через «и» (Карпилова), а не через «ы» — это строго суффиксальная модель, а не фонетическое изменение. Вариант «Карпылова» встречается, но крайне редко и, скорее всего, является ошибкой переписчиков или диалектным произношением.