Фамилия Кристилева — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа, Кристил-, не имеет прямых аналогов в русском языке, что сразу указывает на заимствованный корень. Скорее всего, в основе лежит имя Кристиль — вариант имени Кристиан (от лат. Christianus — «христианин»), распространённый в южнославянских, польских или немецкоязычных регионах. Суффикс -ев (женская форма -ева) указывает на принадлежность: Кристилева — «дочь или жена человека по имени Кристиль». Модель образования типична для русских фамилий, но сама основа явно не восточнославянская.

Вероятно, фамилия сформировалась на стыке культур — например, в среде обрусевших немцев, поляков или выходцев с Балкан. В Российской империи такие фамилии нередко возникали у переселенцев или крещёных иностранцев, чьи имена адаптировались под местные патронимические суффиксы. Мужская форма — Кристилев — могла принадлежать священнику, учителю или ремесленнику, который носил редкое для России имя Кристиль. Альтернативная, но менее вероятная версия связывает основу с греческим «кристаллос» (лёд, хрусталь) — тогда прозвище могло относиться к человеку с прозрачными глазами или холодным характером. Однако имя Кристиан и его производные встречаются в документах гораздо чаще, чем прозвища от слова «кристалл».

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине, а также к Прибалтике — регионам, где исторически было сильнее влияние католической и протестантской традиции именования. В дореволюционных метрических книгах Кристилевы могли записываться как мещане или крестьяне, но без массового распространения. Сегодня фамилия остаётся крайне малочисленной: её носители живут в основном в европейской части России, и встретить однофамильцев за пределами семьи — большая редкость.