Фамилия Многильников — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, не угадывается с ходу, но разгадывается через старые русские говоры. Вопреки первому впечатлению, корень здесь не связан с количеством («много»). Основа — диалектное слово «многиль» или «многа́», которое в северных и сибирских говорах означало «медлительный, кропотливый человек», а иногда и «скряга, который подолгу сидит над каждой копейкой». Прозвище Многиль давали нерасторопному или чрезмерно дотошному хозяину. Суффикс -ников указывает на принадлежность: «сын Многиля» или «человек из рода Многиля».

Модель образования типична для русских фамилий второй половины XVII–XIX века: прозвище + -ник + -ов. Сначала появилось отчество Многильников (чей? — Многильников сын), которое затем закрепилось как фамилия. Аналогичный путь прошли фамилии Болтунов, Молчунов, Говорунов — все они образованы от прозвищ, характеризующих поведение.

Географически фамилия привязана к северным регионам России — Архангельской, Вологодской областям и бывшим пермским землям. Там слово «многиль» было в ходу, и ономастические словари (например, работа А. Суперанской по русским прозвищам) фиксируют его как реальное, хоть и локальное. В центральных и южных губерниях фамилия почти не встречается, что подтверждает её северное происхождение.

Известных носителей с этой фамилией в публичном поле нет — это чисто народная, крестьянская фамилия, не попавшая в дворянские родословные книги. Её редкость (менее сотни носителей по данным современных переписей) говорит о том, что род не разросся широко, а закрепился в одной-двух деревнях. Написание с двумя «н» в корне — нормативное, хотя в дореволюционных метриках можно встретить вариант «Многильников» с одной «н» из-за путаницы с диалектным произношением.