Фамилия Хотылева женская, мужской вариант — Хотылев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Хотыль. Оно образовано от древнерусского глагола «хотеть» с суффиксом -ыл-, который в восточнославянской антропонимии часто придавал именам ласкательный или уменьшительный оттенок. Так, Хотыль — это буквально «желанный», «тот, кого хотели». Имя давали долгожданному ребёнку, особенно если до него в семье рождались девочки или дети умирали в младенчестве. Такие «охранительные» имена, выражающие надежду, были распространены в Древней Руси наравне с крестильными.

Словообразовательная модель типична для русского Севера и северо-запада: суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный (ль). Фамилии на -ев в этой зоне встречаются чаще, чем на юге, где преобладает -ов. Таким образом, Хотылев — это «сын Хотыля», потомок человека по прозвищу Хотыль.

Встречается и вариант Хотылёв с ударением на последнем слоге, но он менее распространён. В писцовых книгах XV–XVI веков упоминаются крестьяне Хотылевы в Новгородской и Вологодской землях, что подтверждает северное происхождение фамилии. Связь с топонимами маловероятна: хотя существуют деревни Хотылево (например, в Брянской области), они, скорее всего, названы по фамилии владельцев, а не наоборот.

Фамилия недворянская, без аристократических суффиксов (-ский, -инов). Предки Хотылевых — крестьяне или посадские люди, ремесленники. В XIX веке фамилия встречается в Тверской, Псковской и Архангельской губерниях. Сегодня она редкая, но не исчезнувшая: её носители живут в основном на северо-западе России, а также в Москве и Санкт-Петербурге.