Фамилия Мирхалилов — показательный пример того, как арабские и персидские элементы, попав в тюркскую среду, образовали русскую фамилию по стандартной модели. Её основа составная: «мир» и «Халил». Первая часть восходит к арабскому «амир» (эмир, повелитель) или персидскому «мир» (князь, господин) — в мусульманских именах этот компонент часто указывает на знатное происхождение или служит частью сложных имён, например, Мирза. Вторая часть — имя Халил, которое в переводе с арабского означает «близкий друг, верный». В исламской традиции это один из эпитетов пророка Ибрахима (Авраама) — «Халилуллах» (друг Аллаха). Таким образом, имя Мирхалил можно истолковать как «князь Халил» или «господин, близкий к Богу».

Модель образования фамилии типична для народов Поволжья, Кавказа и Средней Азии, но с русским окончанием. К основе «Мирхалил» добавили патронимический суффикс -ов, который в русском языке указывает на принадлежность («чей?»). Фамилия Мирхалилов буквально означает «потомок Мирхалила». Такой способ русификации фамилий (тюркская или арабская основа + русский суффикс) массово закрепился в XIX—XX веках, особенно среди татар, башкир и народов Дагестана, когда при документальном оформлении отчества переделывали в фамилии.

С точки зрения географии, фамилия Мирхалилов встречается преимущественно в регионах с преобладанием мусульманского населения России: в Татарстане, Башкортостане, Дагестане, а также в Чечне. Встречаются варианты написания с одной «л» — Мирхалилов, что связано с особенностями передачи арабских долгих согласных в кириллице. В отличие от более распространённых фамилий на -ов, эта не имеет варианта с суффиксом -ин, так как основа не оканчивается на -а/-я.

Интересная деталь: в некоторых тюркских языках «мир» могло также означать «муж, храбрый», что даёт альтернативный, хотя и менее вероятный, оттенок значения — «храбрый Халил». Однако большинство ономастов склоняются к версии с титулом «эмир». Сословно предки Мирхалиловых, скорее всего, не относились к высшей аристократии, но имя Мирхалил давали в семьях, где ценили религиозную образованность и уважали духовные титулы.