Фамилия Мылюев — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все прочие версии. Её основа — не имя и не профессия, а топоним, и это сразу сужает круг поиска.

Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от названия реки Мылва. На севере европейской части России, в бассейне Печоры, протекают реки с похожими названиями: Северная Мылва и Южная Мылва. Житель берегов такой реки получал прозвище Мылва, а его потомки — фамилию Мылвин или, с характерным для местных говоров окончанием, Мылюев. Форма на -юев, а не на -ин, указывает на то, что прозвище звучало как «Мылва» или, возможно, «Мылуй» — в северных диалектах встречается вариант склонения, где основа оканчивается на -уй.

Если отбросить гидронимическую версию, остаётся менее вероятный вариант: связь с коми-зырянским словом «мыл» — «печень». В этом случае прозвище Мыль могло относиться к человеку с болезненным видом или, в переносном смысле, к злому, «желчному» человеку. Однако фамилии на -юев от основ на -ль встречаются крайне редко, и суффикс -юев здесь выглядит искусственным. Гораздо естественнее было бы получить Мылев или Мылов.

Модель образования фамилии — патронимическая, но не от личного имени, а от прозвища. Суффикс -ев (в варианте -юев) указывает на принадлежность: «сын Мылвы» или «сын Мылуя». Такая словообразовательная схема типична для северных и уральских фамилий, где прозвища часто брали от местных рек, озёр и урочищ. В официальных документах XIX века фамилия могла писаться двояко: Мылюев и Мылюевъ.

Таким образом, предки носителя фамилии Мылюев, скорее всего, жили на реке Мылва в современной Республике Коми или Пермском крае. Это были крестьяне или охотники-промысловики, чья фамилия просто закрепила за ними место жительства. Других версий, подкреплённых данными, не существует.