Фамилия Хотылев образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который присоединялся к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае основа — Хотель, Хотыль. В основе лежит неканоническое имя или прозвище Хотель (в диалектном произношении — Хотыль). В древнерусском языке слово «хоть» означало «желание, охота, любовь». Соответственно, Хотелем могли назвать желанного, любимого ребёнка, долгожданного сына. Это типичная модель для «охранительных» имён: давая такое имя, родители как бы закрепляли за ребёнком счастливую судьбу.

Суффикс -ыль в имени Хотыль — редкий, но не уникальный. Он встречается в старых русских прозвищах и именах: Косыль, Мотыль, Горыль. Такая форма указывает на разговорное, бытовое происхождение, возможно, из северных или центральных говоров. В писцовых книгах XVI–XVII веков встречается имя Хотен (от той же основы «хоть»), а Хотыль — его уменьшительно-ласкательный вариант, как Иван — Иваныль.

Есть и вторая версия, менее вероятная: связь с тюркским словом «хота» (гусь) или «хот» (счастье). Но фамилия Хотылев не имеет географического «тюркского следа» — она не распространена в Поволжье или на Урале, где такие заимствования типичны. Основной ареал фамилии — центральные области России: Тверская, Ярославская, Костромская губернии. Это говорит о чисто русском, славянском корне.

Социально Хотылевы, скорее всего, происходили из крестьян или посадских людей. Фамилия не дворянская, не встречается в родословных книгах, но и не редкая. В XIX веке её носители фиксируются в мещанских и крестьянских семьях Верхневолжья. Судя по суффиксу -ев, окончательно фамилия закрепилась не позднее XVII века, когда такие патронимы стали передаваться по наследству.

Однокоренные фамилии — Хотин, Хотенов, Хотяев. Все они восходят к той же основе «хоть» в разных словообразовательных формах. Хотылев среди них выделяется именно суффиксом -ыль, который делает фамилию более архаичной и диалектной.