Фамилия Мармилло — редкий случай, когда написание подсказывает путь к разгадке. Скорее всего, перед нами фонетический вариант фамилии Мармило. Удвоенное «л» в конце — не опечатка и не ошибка, а особенность записи, возникшая, когда носитель фамилии попал в среду, где фамилию на слух записывали с двойной согласной по аналогии с более привычными итальянскими или испанскими фамилиями. Исходная же форма, Мармило, ведет к белорусскому корню.

Основа фамилии — прозвище Мармило, которое берёт начало от белорусского слова «мармыль». Значение этого слова ёмкое: «молчун» или «отшельник». В отличие от многих прозвищ, образованных от внешности или профессии, это прямо указывает на склад характера и образ жизни. Мармило — человек неразговорчивый, замкнутый, возможно, живущий в стороне от людей. Такое прозвище могли дать не в насмешку, а как констатацию очевидной черты, которая и стала главным идентификатором человека в общине.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для восточнославянских фамилий: прозвище на -о (Мармило) перешло в фамилию практически без изменений, лишь с двойным «л» в конце. Суффиксы -ов/-ев или -ин, которые обычно добавляли, чтобы указать на принадлежность роду («чей сын?»), в данном случае не потребовались — фамилия закрепилась в форме самого прозвища. Это характерно для украинских, белорусских и южнорусских фамилий, где нередко встречаются «чистые» прозвищные формы.

Таким образом, фамилия Мармилло хранит память о предке с тихим нравом, который предпочитал уединение. Потомок этого человека, носивший прозвище Мармило, со временем получил фамилию, которая зазвучала и записалась как Мармилло.