Фамилия Мильков образована от личного имени или прозвища Милько, Милька. Это мирское, то есть нецерковное, имя, которое в дохристианскую эпоху было широко распространено у славян. Суффикс -ов в фамилии указывает на принадлежность: Мильков — это «сын Милька» или «потомок Милько».

В вопросе происхождения самого имени Милько есть две основные версии. Первая и наиболее правдоподобная связывает его с общеславянским корнем мил- и прилагательным «милый». В этом случае имя носило ласкательный, пожелательный характер: так могли назвать желанного, любимого ребенка, и оно стояло в одном ряду с такими именами, как Мил, Милан, Милован. Эта модель типична для древнерусских имен, которые подчеркивали положительные качества или отношение к человеку.

Согласно второй версии, в основе фамилии лежит слово «мiлька» — «маленькая рыба». Имена, образованные от названий животных, растений и рыб, действительно нередко встречались у славян в языческую эпоху. Однако для имени Милько эта версия менее убедительна: корень мил- в личных именах встречается значительно чаще, чем названия мелкой рыбешки, к тому же форма Милька легко объясняется просторечным смягчением от Милко.

Таким образом, потомок человека по имени Милько (или по прозвищу Милька) со временем получил фамилию Мильков. Стоит добавить, что это довольно редкий случай, когда фамилия сохранила не полную форму имени, а именно уменьшительную, что говорит о том, что в обиходе человека звали ласково. Однокоренные фамилии — Милков, Милов, Милюков — имеют ту же основу, но разные суффиксы, что отражает разнообразие диалектных форм одного и того же имени.