Фамилия Мармилов образована от прозвища Мармило. В белорусском языке есть слово «мармыль» — так называли молчуна или отшельника. Скорее всего, прозвище закрепилось за человеком необщительным или ведущим уединенный образ жизни. Слово «мармыль» могло звучать и как «мармиль», отсюда форма Мармило — через замену суффикса, типичную для прозвищ.

Модель образования проста: к основе Мармил- добавили типичный русский суффикс принадлежности -ов. Получилось «чей?» — Мармилов, то есть сын или потомок Мармилы. Суффикс указывает на относительно позднее оформление фамилии, уже после XVI века, когда прозвища на -ило начали переходить в фамилии на -ов.

Интересно, что в русских говорах встречается и слово «мармыла» — так могли называть ворчуна или брюзгу. Если прозвище пошло оттуда, смысл немного другой: не молчун, а, наоборот, человек, который постоянно что-то бормочет. Обе версии возможны, но белорусский корень выглядит убедительнее — он лучше объясняет форму Мармило без дополнительных звуковых переходов.

В Книге памяти Астраханской области есть записи о Михаиле Сергеевиче Мармилове (1899 года рождения) и Наталье Денисовне Мармиловой (1897 года). Астраханская область — не единственный регион бытования фамилии, но показательный: туда в разное время переселялись люди с запада, в том числе из белорусских губерний. Так что география подтверждает версию о белорусской основе.

Фамилия редкая: в современных справочниках она не входит даже в первую тысячу по частоте. Это значит, что у большинства Мармиловых, скорее всего, общий предок — тот самый Мармило, живший, вероятно, на территории современной Беларуси или Смоленщины.