Фамилия Хоботилова образована от прозвища Хоботило, которое в народе давали человеку с длинным или крупным носом. Слово «хобот» в древнерусском языке означало не только слоновий хобот, но и вообще всякий вытянутый отросток, включая нос. В некоторых говорах «хоботом» называли также длинный рукав или подол, но для прозвища человека первично именно носовое значение. Суффикс -ило в таких прозвищах — не уменьшительный, а усилительный: Хоботило — это не «маленький хоботок», а «большой нос», «носатый». Такая словообразовательная модель (корень + -ило) типична для русских прозвищ, описывающих внешность: Губило (от «губа»), Носило, Рылило.

Фамилия закрепилась в форме притяжательного прилагательного: «чей?» — Хоботилов, то есть сын или потомок Хоботила. Окончание -а выдает женский вариант фамилии, который в русской традиции передается по материнской линии или по мужской, но с грамматическим согласованием по женскому роду. Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской областях, где диалектное слово «хобот» в значении «нос» было в ходу еще в XIX веке. В писцовых книгах и ревизских сказках XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян с прозвищем Хоботило, но массовая фиксация фамилии произошла уже после отмены крепостного права, когда бывшим крепостным давали фамилии по прозвищам.

Однокоренные фамилии — Хоботов, Хоботков, Хоботихин — образованы от тех же основ, но с разными суффиксами. Хоботилова стоит в ряду так называемых «носатых» фамилий, которые в русском ономастиконе многочисленны: Носов, Носачёв, Губошлёпов. Прозвище Хоботило, скорее всего, носило шутливый или ироничный оттенок, но не оскорбительный — на Руси такие прозвища давали без злого умысла, просто как меткую бытовую характеристику.