Фамилия Логомилов — одна из тех, что образована от прозвища, но её основа неочевидна на первый взгляд. В ней слышится что-то похожее на «логом» или «логос», но корень здесь скорее всего связан со словом «лог» — не в компьютерном смысле, а в старом русском: овраг, низменное место, поросшее лесом или кустарником. «Лог» — распространённый географический термин в южнорусских и поволжских говорах, от него пошли фамилии Логов, Логинов, Логвинов. Но Логомилов — другой случай: вторая часть, «-мил», указывает на прозвище, которое могло звучать как Логомил. В древнерусских именах нередко встречается корень «мил» (от слова «милый»), например, Милован, Милонег, Добромил. Если соединить, получается «милый лог» или «тот, кто мил в логу» — возможно, прозвище человека, жившего в низине или у оврага, но с доброй, приятной характеристикой.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть Логомилов — сын Логомила. В русских фамилиях такая двухосновная конструкция (корень + «мил») встречается реже, чем одноосновные, и чаще уходит в допетровскую эпоху, когда прозвища могли быть составными, с оттенком ласкательности или иронии. Споров по этимологии почти нет: версия с «логом» и «милым» — основная, а попытки связать фамилию с греческим «логос» (слово, учение) выглядят натяжкой, так как в народной среде такие книжные заимствования не приживались.

Географически фамилия редкая, но встречается в центральных и южных областях России — в Воронежской, Тамбовской, Рязанской губерниях. Это косвенно подтверждает связь с диалектным «лог»: именно там овражный рельеф типичен. Социально предки Логомиловых, скорее всего, были крестьянами или однодворцами — людьми, чьи прозвища закреплялись за местностью, а не за ремеслом или службой. Фамилия не попала в списки дворянских родов, что тоже указывает на простое происхождение.

Известных носителей с такой фамилией в истории немного, и это не умаляет её ценности: Логомилов — живой след русского говора и обычая давать прозвища по двум признакам сразу. Если сравнивать с однокоренными, то, например, Логинов или Логвинов образованы от имени Логгин (церковное Лонгин), а Логомилов — совсем другой, более архаичный пласт, где прозвище не взято из святцев, а рождено бытовой речью.