Фамилия Корнильев — классический пример русской патронимической фамилии, образованной от полной формы крестильного имени. В основе лежит имя Корнилий, которое является народной, восточнославянской переработкой церковного имени Корнелий. Латинское cornu переводится как «рог», так что в буквальном, этимологическом смысле имя означало «рогатый» или «сильный, как бык», хотя в христианской традиции закрепилось как имя римского сотника, принявшего крещение от апостола Петра.

Фамилия построена по самой распространённой в русском языке модели: к основе имени (Корнилий) добавляется притяжательный суффикс -ев, который указывает на принадлежность: «чей сын?» — Корнильев, то есть сын Корнилия. Суффикс -ев, а не -ов, стоит потому, что основа имени оканчивается на мягкий согласный (лий → ль). Такая же модель работает в фамилиях Васильев, Юрьев, Игнатьев.

В народном календаре имя Корнилий оказалось тесно связано с земледелием. День памяти святого Корнилия Сотника (в народе — Корнильев день) приходился на конец сентября, когда убирали корнеплоды. Отсюда и пошли поговорки, которые приводят в описании фамилии: «С Корнилия корень в земле не растет, а зябнет» и «Корнилий святой — из земли корневище долой!». Эти приметы не имеют прямого отношения к значению имени, но показывают, как церковное имя обрастало бытовыми смыслами на русской почве.

Если смотреть на сословную принадлежность, то фамилия Корнильев не была закреплена за каким-то одним слоем. Встречалась и среди крестьян (особенно в северных и центральных губерниях), и в купеческой среде, и в духовенстве. В среде духовенства имя Корнилий было особенно распространено: его носили несколько епископов и игуменов, и фамилия могла быть дана семье по имени отца-священника.

В написании фамилии возможны варианты: через одно «л» (Корнилов) или с окончанием -ий (Корнилиев), но форма Корнильев — одна из самых устойчивых и частотных. Она сохраняет именно народное произношение имени, без книжного «е» в середине (Корнелий). Таким образом, носитель фамилии Корнильев — потомок человека, которого в быту звали Корнилий, и эта фамилия несёт в себе отпечаток как церковной традиции, так и крестьянского календаря.