Фамилия Норжилова — типичный пример того, как русская модель словообразования наложилась на нерусскую основу. Суффикс «-ова» указывает на принадлежность: в исходном виде Норжилов — это «сын или потомок Норжила». Притяжательная форма на «-ов» характерна для фамилий, возникших в центральной России и на севере, в среде крестьян и служилых людей. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Норжи́лова.

Корень «Норжил-» не имеет славянского происхождения. Наиболее вероятная версия связывает его с бурятским или монгольским именем Норжил (Норжима). У бурят имя Норжил означает «светоч», «сияние» или происходит от санскритского «ратна» — драгоценность, адаптированного через тибетский буддизм. В ономастических справочниках по Сибири встречаются записи о бурятских родах, где имя Норжил фиксировалось ещё в XVIII–XIX веках. Мужская форма Норжилов, а затем и женская Норжилова, закрепилась при переходе на русскую фамильную систему — скорее всего, во время крещения или приписки к казачьему сословию в Забайкалье.

Возможна, хотя и менее вероятна, версия от тюркского корня «нор» — «свет», «луч» с добавлением аффикса «-жил», что давало бы значение «светлый» или «сияющий». Но бурятское происхождение подкрепляется географией: фамилия Норжилова и её мужской вариант Норжилов встречаются преимущественно в Иркутской области, Забайкальском крае и Бурятии. В центральной России она практически не известна.

Таким образом, предки человека с фамилией Норжилова, скорее всего, были бурятами или жителями Прибайкалья, получившими фамилию по личному имени родоначальника. Сословно это могли быть казаки, крестьяне или буддийские священнослужители, но точных данных о конкретном роде занятий нет. Фамилия сохранила память о восточном, степном корне, который был переработан русским языком в конце XIX — начале XX века.