Фамилия Миржалилова образована по распространённой на востоке модели: к основе добавлен русский суффикс -ов, а затем женское окончание -а. Мужской вариант — Миржалилов. Такие фамилии в Средней Азии и Закавказье часто получали при советской паспортизации, когда тюркские, иранские или арабские имена оформляли по русскому образцу.

Корень фамилии — составное имя Миржалил. Первая часть «мир» восходит к арабскому «амир» (повелитель, князь) или к титулу «мир» (потомок пророка, религиозный авторитет). Вторая часть — «Джалиль» (араб. «великий», «возвышенный», одно из имён Аллаха в исламе). Таким образом, Миржалил означает «повелитель великого» или «князь, чтимый как великий». Имя Джалиль — нередкое в тюрко-иранском мире, и сочетание с «мир» встречается в Узбекистане, Таджикистане, Афганистане.

Фамилия Миржалилова (и мужская Миржалилов) наиболее характерна для узбекской и таджикской языковой среды. В России и странах СНГ её носительницы — почти всегда потомки выходцев из Ферганской долины, Самарканда или Бухары. Поскольку фамилия образована от личного имени, а не от прозвища или профессии, предки Миржалиловых не обязательно принадлежали к знати: имя Миржалил могли дать мальчику в честь деда или святого, а фамилия закрепилась за всем родом уже в XX веке.

Словообразовательная модель здесь проста, но необычна для русского уха: суффикс -ов присоединён к имени, которое само по себе двусоставное. Это отличает фамилию от массы русских фамилий на -ов, образованных от односложных прозвищ. В ономастике такие случаи относят к «исламизированным» фамилиям, где арабский корень вписан в славянскую патронимическую форму — типичный результат межкультурного контакта.