Фамилия Непомилуев — один из ярких примеров русской «оборонительной» фамилии, образованной от мирского имени-оберега. В древности считалось, что если назвать ребёнка «непомилованным» (то есть не прощённым, отвергнутым), то злые духи не позарятся на него, и жизнь у такого человека, напротив, сложится счастливо. Прямое значение прозвища Непомилуй — «не проявивший милости», «немилостивый». Однако за этим суровым смыслом скрывалась родительская хитрость: чем хуже имя, тем меньше шансов, что ребёнка сглазят.

По словообразовательной модели фамилия относится к патронимическому типу на -ев. Основа «Непомилу» — это усечённая форма от полного прозвища Непомилуй. Суффикс -ев присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или -й, что и произошло в данном случае: Непомилуй → Непомилуев. Такой способ образования типичен для русских фамилий XVI–XVII веков, когда прозвища переходили в наследственные именования.

Географически фамилия редкая и имеет отчётливую севернорусскую привязку. Наибольшее число носителей исторически фиксируется в Вологодской и Архангельской губерниях, а также в Поволжье. Это позволяет предположить, что корни фамилии уходят в среду черносошных крестьян или посадских людей, а не в дворянские круги: обереговые имена были распространены именно в простонародье.

В ономастической литературе фамилия упоминается в работах Б. Унбегауна как пример «имён-талисманов» наряду с Некрасовым, Неустроевым, Негодяевым. Интересно, что у фамилии Непомилуев нет распространённых вариантов с другим суффиксом — нет, например, формы Непомилуевский или Непомилуевых. Это говорит о том, что фамилия сложилась локально и не подвергалась позднейшей унификации по моделям «дворянских» фамилий на -ский.

Если сравнивать с однокоренными, то ближайшая параллель — фамилия Помилуев, от прозвища Помилуй. Обе образованы по одной схеме, но с противоположной приставкой. Встречаются они в одних и тех же регионах, что подтверждает: в одной деревне могли жить и Помилуевы, и Непомилуевы, а происхождение прозвищ диктовалось не характером человека, а народной верой в магию имени.