Фамилия Майлюков — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, тюркское прозвище, переосмысленное на русской почве. Ключ к разгадке — корень «майлык» или «майлюк», который восходит к тюркскому слову «май» (жир, масло) с уменьшительным суффиксом. В тюркских языках «майлык» могло означать «маслёнок», «жирный», а в переносном смысле — «упитанный», «сытый», «зажиточный». Прозвище Майлюк могли дать либо человеку с тучной фигурой, либо тому, кто держал скотину и жил в достатке.

Модель образования фамилии проста: к основе «Майлюк» добавили типичный русский суффикс принадлежности -ов. Получилось «Майлюков» — буквально «сын Майлюка» или «из рода Майлюка». Суффикс -ов указывает на то, что фамилия сформировалась в центральных или южных регионах России, где этот патронимический формант был основным, в отличие от северных -их/-ых или украинских -енко.

Стоит отметить, что фамилия очень редкая. Она не встречается в известных боярских списках или среди дворянских родов. Скорее всего, Майлюковы — потомки крестьян или однодворцев из регионов, где исторически был контакт с тюркским населением: Поволжье, Приуралье или южные степи. Фамилия могла возникнуть и в среде крещёных татар или башкир, перешедших на русскую фамильную модель. Двойное «ю» в корне — характерная черта, сохранившая тюркское звучание; если бы фамилия русифицировалась сильнее, она могла бы превратиться в Майликов или Майлаков, но этого не произошло.

В словарях тюркских заимствований и в работе Б. Унбегауна «Русские фамилии» прямой аналогии нет, но модель «тюркское прозвище + -ов» описана подробно. Других версий происхождения, кроме прозвищной, не существует: связь с географическими названиями (например, с рекой или селом Майлю) маловероятна из-за отсутствия таких топонимов в европейской части России. Таким образом, Майлюков — фамилия-прозвище, запечатлевшая внешний или имущественный признак предка в тюрко-русском пограничье.