Фамилия Холодилров — редкий случай, когда суффикс бросается в глаза сильнее корня. Обычно фамилии на -ов образуются от слов, оканчивающихся на твёрдый согласный, а тут мы видим глагольное окончание -ил, да ещё и с наращением -р перед патронимическим суффиксом. Такая конструкция почти наверняка указывает на происхождение от прозвища по занятию или характерному действию.

Основа фамилии — «холодил». В русских говорах «холодить» значило не только «делать холодным», но и «студить, остужать, держать на холоде». Прозвище Холодило могли дать человеку, который работал с продуктами, требующими охлаждения: мяснику, содержателю ледника, торговцу квасом или мороженым. В некоторых регионах «холодилой» называли того, кто постоянно зябнул или, наоборот, был равнодушным, «холодным» по характеру. Форма «Холодилров» — архаичная: суффикс -р- в русских фамилиях встречается редко (сравните «Кожемяка» → «Кожемякин» без -р-, но есть единичные примеры вроде «Бондырев» от «бондарь»). Здесь он, скорее всего, появился в результате переоформления: исходное прозвище «Холодило» дало форму притяжательного прилагательного «Холодилов», а потом, под влиянием диалектного произношения или канцелярской ошибки, добавилась лишняя буква «р».

Географически фамилия Холодилров (и её более частый вариант Холодилов) тяготеет к центральным и северным губерниям России — Вологодской, Ярославской, Костромской. В этих местах издавна было развито скорняжное и мясное дело, а ледники для хранения припасов строили даже в крестьянских хозяйствах. Сословно носители фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами: прозвище, перешедшее в фамилию, указывает на практическое ремесло, а не на боярский титул.

Написание через «д» и «р» не должно смущать: в метрических книгах XIX века такие фамилии часто записывали на слух, и «Холодилров» — один из вариантов, сохранивший в себе живую разговорную форму. Если сравнивать с однокоренными — Холодов, Холоднов, Холодилов — то Холодилров стоит особняком: он не про качество «холодный», а про конкретное дело или привычку «холодить».