Фамилия Мамилов — один из тех редких случаев, когда прозвище, скорее всего, дали не по внешности или профессии, а по поведению. Основа здесь — глагол «мамить» (или «мамкать»), который в русских говорах означал «сюсюкать», «нежничать», «нянчиться», а также «подлизываться», «угодничать». Человека, который вел себя как маменькин сынок, излишне опекал кого-то или, наоборот, льстиво заискивал, могли прозвать Мамилой. Суффикс -ил- в русских прозвищах типичен для деятеля по характерному действию (сравните: Говорила, Крутила, Воротила). От этого прозвища и пошла фамилия через стандартный патронимический суффикс -ов: Мамилов — «сын Мамилы».

Вторая, менее распространенная версия, связывает фамилию с тюркским корнем. В некоторых тюркских языках «мамы» или «мами» означает «грудной ребенок», «младенец». Если предок был носителем тюркского имени-оберега Мамил (чтобы ребенок рос здоровым), то на русской почве оно также превратилось бы в Мамилова. Однако для фамилии, записанной в исконно русских регионах, первая версия — с прозвищем по поведению — выглядит убедительнее и проще.

Фамилия довольно редкая, но географически не привязана к одной точке: Мамиловы встречаются и в центральных областях России, и на Урале, и в Забайкалье. Это говорит о том, что прозвище могло возникнуть независимо в разных местах. В старых документах фамилия фиксируется с XVII века — например, в переписных книгах Верхотурского уезда упоминаются крестьяне Мамиловы. Сословно это были в основном крестьяне и посадские люди, никаких дворянских родов с такой фамилией не известно.

Если отбросить тюркскую гипотезу, то этимологически Мамилов стоит в одном ряду с фамилиями вроде Тетерин (от «тетеря» — разиня), Баюков (от «баюкать» — укачивать) или Журилов (от «журить» — бранить). Все они образованы от глаголов, описывающих манеру речи или поведения, и дают нам портрет предка не по ремеслу, а по характеру — пусть и не самому лестному.