Фамилия Косорылов — один из ярких примеров того, как русское прозвище, описывающее внешность или манеру поведения, закрепилось в родовом имени. Её основа — «косорыл»: человек с кривым, перекошенным ртом или с привычкой кривить губы, усмехаться или гримасничать. В русских говорах слово «рыло» не несло грубого оттенка, а обозначало лицо, морду или рот, поэтому «косорылый» — это тот, у кого рот на сторону, либо тот, кто «кривит рыло» в насмешке или недовольстве. Прозвище могло закрепиться за человеком с заметной асимметрией лица или за тем, кто имел язвительный, насмешливый нрав.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ов присоединился к основе прозвища, отвечая на вопрос «чей сын?». Таким образом, Косорылов — потомок Косорыла. Встречаются варианты написания: Косорылов, реже Косорыловъ (в дореволюционных записях). Ударение, скорее всего, падает на второй слог — Косорылов, хотя в некоторых говорах возможно смещение.

По социальному составу фамилия не элитарная: такие прозвища давали в крестьянской и посадской среде, где внешние особенности или поведение человека становились его вторым именем. В архивных документах XVII–XVIII веков можно встретить крестьян и ремесленников с этой фамилией в северных и центральных губерниях России, но массового распространения она не получила — это редкая фамилия, что делает её особенно ценной для генеалогического поиска.

Если сравнивать с однокоренными, то «Косорылов» стоит в одном ряду с Косоглазовым, Косолаповым, Криворотовым — все они образованы от описательных прозвищ, но «Косорылов» выделяется более экспрессивной, даже бранной окраской. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобные модели отмечены как типично простонародные, основанные на бытовых наблюдениях. Так что предки носителя этой фамилии, скорее всего, не были ни боярами, ни духовенством — а обычными людьми, которых в деревне или слободе запомнили по кривому рту или ехидной улыбке.