Фамилия Мыльев образована от прозвища или мирского имени Мыло. В русской традиции мыло было не только предметом гигиены, но и товаром, который варили и продавали. Поэтому предок носителя этой фамилии мог быть мыловаром — ремесленником, производившим мыло на продажу, или торговцем этим ходовым товаром. В старину мыловарение было распространённым промыслом, особенно в северных и центральных губерниях, где существовали целые династии мыловаров. Менее вероятно, что прозвище Мыло дали чистоплотному человеку или, наоборот, тому, кто часто пачкался, — такие версии встречаются, но для фамилий с суффиксом -ев более типична профессиональная основа.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Мыльев буквально значит «сын Мыля». Это стандартная русская патронимическая модель, где к основе Мыл- добавили суффикс притяжательного прилагательного. Форма Мыльев, а не Мылов, говорит о том, что исходное прозвище или имя заканчивалось на мягкий согласный — Мыль. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с именем Мыль, что подтверждает реальность такого прозвища в быту.

Фамилия довольно редкая и имеет чёткую географическую привязку. По данным переписей и метрических книг, Мыльевы исторически концентрировались в Вятской губернии (современная Кировская область) и в Поволжье, особенно в Симбирской и Казанской губерниях. Это совпадает с районами традиционного мыловарения: в Вятке и Казани с XVII века существовали мыльные заводы. В других регионах фамилия встречается точечно, что подтверждает её локальное происхождение.

С точки зрения словообразования, Мыльев стоит в одном ряду с фамилиями ремесленников: Дегтярёв, Свечников, Кожевников. Если сравнивать с однокоренными Мылов и Мыльников, то Мыльев — самая древняя форма, напрямую от прозвища, тогда как Мыльников образована от названия профессии через суффикс -ник. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель с -ев от прозвищ на мягкий согласный считается архаичной, что делает Мыльева фамилией с глубокими корнями в допетровской Руси.