Фамилия Крутилов — типичный пример русского отчества, образованного от прозвища. В её основе лежит слово «крутила»: так в старину называли неспокойного, вертлявого, изворотливого человека, а также того, кто постоянно хлопочет, суетится или, напротив, крутит делами, умеет выкручиваться. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Крутилов буквально означает «сын Крутилы».

Менее очевидная, но возможная версия связывает фамилию с профессиональным прозвищем. В некоторых говорах «крутилой» называли мастера, который занимался скручиванием, свиванием чего-либо — например, верёвок, канатов или нитей. В этом случае предок Крутиловых мог быть канатчиком или прядильщиком. Стоит заметить, что в русских фамилиях ремесленные прозвища нередко сосуществуют с бытовыми, и установить точное значение без генеалогического исследования сложно.

В ономастике фамилия Крутилов стоит в одном ряду с однокоренными Крутиков, Круталев, Крутилин. Все они образованы от разных форм одного корня «крут-», но суффикс -ов в Крутилове указывает на более архаичную модель: прозвище на -ила, а не на -ик или -аль. Такие прозвища часто давали людям с ярко выраженной чертой характера или поведения.

Географически фамилия встречается преимущественно в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской, Архангельской и Кировской областях. Там же фиксируются и топонимы вроде деревень Крутилово, что могло усилить распространение фамилии. В дореволюционных источниках Крутиловы упоминаются среди крестьян и мещан — сословная принадлежность была преимущественно низовой, без дворянских ветвей.

С точки зрения словообразования фамилия интересна тем, что сохранила ударение на втором слоге (Крути́лов), хотя в некоторых говорах встречается вариант Кру́тилов. Первый вариант считается литературным и более старым, поскольку прозвище Крутила произносилось с ударением на «и».