Фамилия Крутильнокова — редкий случай, когда женская форма сохранила архаичную словообразовательную модель, почти не встречающуюся в современных русских фамилиях. Мужской вариант — Крутильноков. В основе лежит прозвище или неканоническое имя Крутильнок, которое образовано от глагола «крутить» и существительного «нога». Это типичное для древнерусской антропонимии составное прозвище, описывающее человека по характерному действию или поведению. Крутильнок — тот, кто «крутит ногами»: возможно, непоседа, вертлявый, танцор, либо человек с быстрой, семенящей походкой. Такие прозвища (Вертишейка, Держиморда, Сорвиголова) были распространены в XV–XVII веках, но в фамилии перешли редко.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Крутильноков — сын Крутильнока. Фамилия закрепилась в форме женского рода с окончанием -а, что грамматически правильно и типично для русской традиции, но в данном случае сама основа выглядит как притяжательное прилагательное в именительном падеже единственного числа женского рода. Это придаёт фамилии оттенок старомодности: большинство современных женских фамилий на -ова образованы от мужских на -ов, а здесь форма совпадает с древним типом, когда женская фамилия могла быть прямой калькой с мужской без дополнительных изменений (например, у крестьян в XVII веке писали «вдова Марфа Крутильнокова»).

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным губерниям России — там, где активно бытовали прозвища на -о и -а. В южнорусских и украинских регионах скорее появился бы вариант Крутильно́женко или Крутильно́г. Встречаются однокоренные фамилии: Крутильников (от «крутильник» — вертун), Крутильщиков, а также более прозрачная Крутоногов. Но Крутильнокова стоит особняком — это редкий образец «сложного» прозвища, которое не успело упроститься до более привычного Крутильников.

Социальный статус предков, скорее всего, крестьянский или посадский. Прозвища такого типа давали не знати, а простым людям, и фамилия закрепилась в среде, где не было строгой фиксации рода по отчеству. В дворянских родах составные прозвища почти не встречаются.

Сегодня фамилия Крутильнокова — одна из тех, что вызывает вопросы у носителей: откуда такое необычное сочетание? Ответ прост: перед нами не случайное искажение, а сохранившаяся в веках характеристика предка — живого, подвижного человека, за которым закрепилось меткое народное прозвище.