Фамилия Мильгизинов — редкая и неочевидная даже для подготовленного читателя. На первый взгляд в ней угадывается восточный или тюркский след, но при детальном разборе выясняется, что корни у неё, скорее всего, финно-угорские, а конкретнее — коми-пермяцкие или удмуртские. Основа «Мильгиз» или «Мильгыз» встречается в антропонимии народов Поволжья и Прикамья, где -гыз (вариант -кыз) в составе имени могло означать «девочка», «дочь» (ср. удмуртское «кыз» — дочь). Таким образом, исходное прозвище Мильгыз могло значить «милая дочь», «девушка из рода Миля», где Миль — сокращение от имени Милька, Мильвыр или другого личного имени.

Модель образования фамилии проста и типична для русского языка: к основе Мильгизин добавлен патронимический суффикс -ов. Форма Мильгизинов буквально означает «сын Мильгизина», то есть внук Мильгиза. Суффикс -ин здесь указывает на принадлежность к конкретному лицу (Мильгиза), а -ов превращает это в родовое имя. Такая конструкция характерна для поздних русских фамилий, которые складывались в XVI–XVII веках в среде крестьян и посадских людей, часто — у нерусского населения, принимавшего православие и вместе с ним фамилию по отцу.

Географически фамилия тяготеет к Пермскому краю, Удмуртии и Кировской области. В архивных записях XIX века Мильгизиновы встречаются среди государственных крестьян Глазовского и Сарапульского уездов Вятской губернии. Это объяснимо: именно там проходила зона активного смешения русского и финно-угорского населения, где местные прозвища легко становились русскими фамилиями.

Стоит упомянуть и альтернативную, менее вероятную версию: что в основе лежит тюркское имя Мильгиз, где «миль» может восходить к арабскому «милля» (народ, община), а «гиз» — к древнетюркскому «кыз». Однако такая этимология для северных регионов маловероятна — тюркские заимствования в коми-пермяцкой среде единичны и обычно касаются бытовой лексики, а не личных имён.

Фамилия Мильгизинов не имеет отношения к дворянским родам — её носители в массе своей были крестьянами или мещанами. Никаких известных исторических деятелей с такой фамилией не зафиксировано, что делает её особенно ценной для локальной генеалогии: каждый Мильгизинов — потомок конкретного человека из вятских или пермских деревень, чьё прозвище сохранилось в документах.