Фамилия Козыленков — наглядный пример того, как прозвище, данное одному человеку, закрепилось за его потомками, пройдя через цепочку суффиксов. В её основе лежит слово «козёл» — не столько в прямом зоологическом смысле, сколько в переносном, прозвищном. На Руси Козлом, Козликом или Козой называли человека с определёнными чертами: упрямого, бодливого, либо, напротив, вертлявого и подвижного. Иногда так могли прозвать пастуха коз или человека с окладистой бородкой — прямая ассоциация с животным.

Модель образования здесь нестандартная и редкая. Сначала от прозвища Козёл образовалась уменьшительная форма Козыль — так в народе называли козлёнка или молодого упрямца. Затем к этой основе прибавился суффикс -енк-, характерный для украинской и белорусской традиции: Козыленко — «маленький Козыль» или «сын Козыля». И уже на русской почве фамилия получила финальный суффикс -ов: Козыленков. Такая трёхступенчатая конструкция (Козёл → Козыль → Козыленко → Козыленков) встречается нечасто и говорит о том, что носители фамилии, скорее всего, пришли в центральные русские губернии с юга или запада, где фамилии на -енко были нормой.

В документах XVII–XVIII веков подобные фамилии фиксировались в основном среди крестьян и однодворцев южного пограничья — на территории современной Белгородской, Курской, Воронежской областей. Именно там украинский суффикс -енко часто «обрусевал» добавлением -ов при переходе в великорусскую среду. Вероятно, предки Козыленковых были государственными или помещичьими крестьянами, а прозвище передавалось по мужской линии как неофициальное родовое имя.

Ономастический словарь Б. Унбегауна не выделяет эту фамилию отдельно, но её разбор укладывается в общую логику образования русских фамилий от прозвищ животных. Стоит отметить, что написание с буквой «ы» (Козыленков, а не Козеленков) сохраняет древнюю фонетику — звук [ы] после твёрдого согласного, который в некоторых говорах сохранялся в уменьшительных формах. Сегодня фамилия встречается редко, преимущественно в центральной России, и её носители могут смело связывать свою родословную с южнорусскими или украинскими корнями, где прозвища были особенно образными.