Фамилия Котрылев — редкая и неоднозначная по происхождению. В её основе лежит имя или прозвище Котрыль, которое могло возникнуть несколькими путями.

Самый вероятный источник — мирское имя Котрыль, образованное от слова «котр». В русских говорах так называли серп-траву — растение, из которого добывали жёлтую краску. В этом случае Котрыль — не прозвище, а дохристианское имя-оберег, данное по названию растения. Такие имена были распространены в крестьянской среде и нередко становились основой фамилий.

Есть и географическая версия. Река Котра протекает на территории бывших Виленской и Гродненской губерний (правый приток Немана). Её исток находился у озера Пеляса в Лидском уезде. Человека, жившего на берегах этой реки, могли прозвать Котрылем. Эта версия правдоподобна, но уступает первой: топонимические прозвища чаще образовывались от названий более крупных рек и городов.

Менее убедительна связь с диалектным глаголом «котренить» — стряпать, готовить пищу. В этом случае Котрыль — прозвище повара или кашевара. Но глагол редкий, локальный, и его связь с основой фамилии остаётся лишь гипотезой.

Фамилия образована по стандартной модели: к основе Котрыль- добавили суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Котрыля). Суффикс -ев, а не -ов, объясняется мягкостью конечного согласного в имени Котрыль.

Фамилия Котрылев — нечастая, её носители, скорее всего, происходят из западнорусских или белорусских земель, где бытовало слово «котр» и протекала река Котра.