Фамилия Милояров — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не ремесло, а сложное прозвище-композит. Она образована по типичной восточнославянской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — «сын Милояра»). Но вот само исходное слово Милояр — это славянское двухосновное имя или прозвище, состоящее из корней «мил-» (милый, любимый) и «-яр» (от «ярый» — горячий, ретивый, или от имени бога Ярилы).

Такие составные имена (Милорад, Добромир, Ратибор) были распространены в древнерусской и общеславянской традиции до христианизации, а позже нередко переходили в фамилии. В случае Милоярова первая часть («мил-») задаёт оттенок ласки или приязни, вторая («-яр») — силу, пыл, энергию. В сумме прозвище могло означать «милый сердцу, но горячий нравом» или «любимец Ярилы» (языческого божества плодородия и весны). Вторая версия менее вероятна, так как прямые отсылки к языческим богам в прозвищах встречаются реже, чем бытовые характеристики.

С географической точки зрения фамилия тяготеет к южнорусским и поволжским областям, а также встречается у болгар и сербов, где двухосновные имена сохранялись дольше. В России фамилия редкая: носители Милояровы известны в Воронежской, Саратовской губерниях, а также среди казачества, где ценились прозвища, подчёркивающие характер. Сословно это, скорее всего, крестьянская или мещанская фамилия: дворянские роды с такой основой не фиксируются.

Ошибочно было бы связывать фамилию с тюркским корнем «яр» (обрыв, берег) или с греческим «милой» (яблоко) — словообразовательная модель «корень + корень + суффикс» однозначно указывает на славянскую антропонимическую традицию. В XIX веке фамилия могла писаться через «е» — Милоеров, что отражает акающее произношение, но современная норма закрепила букву «я».