Фамилия Пафилова — редкий и неочевидный случай в русской антропонимике. Она звучит как типичная «женская» форма на -ова, но в действительности это исходная мужская фамилия, образованная по модели притяжательных прилагательных: чей? — Пафилов. Женский вариант Пафилова закрепился в быту у носительниц, а мужская форма Пафилов встречается реже, но именно от неё нужно отталкиваться при разборе.

Основа фамилии — имя или прозвище Пафил. Это неканоническая, народная форма греческого имени Пафнутий (от египетского «па-нуте» — «тот, кто принадлежит богу»). В русской традиции имя Пафнутий давали при крещении, но в быту его часто упрощали: Пафнутий превращался в Пафила, Пафу, Пашу. Суффикс -ил в таких именах (как в Данила, Михайла) указывает на разговорный, «простой» вариант, а не на церковнославянский. Таким образом, Пафилов — буквально «сын Пафила», то есть потомок человека, которого в обиходе звали Пафилом.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с тюркским корнем «паф» — звукоподражанием выстрелу или удару. В этом случае прозвище Пафил мог получить вспыльчивый или громогласный человек. Однако для русских земель такая модель нехарактерна, а распространение фамилии (она встречается в основном в центральных областях России) говорит в пользу первой, «имянной» версии.

Географически фамилия Пафилова сосредоточена в Поволжье и на Урале. В метрических книгах XIX века носители чаще всего записаны как крестьяне и мещане, реже — как священники (что косвенно подтверждает связь с церковным именем Пафнутий). Известных дворянских родов с этой фамилией нет — она осталась в низших сословиях.

Из однокоренных фамилий стоит упомянуть Пафнутьев, Пафилов, Пафутин, Пашин. Все они восходят к тому же имени Пафнутий, но через разные ступени народной переделки. Пафилова — один из самых «сжатых» вариантов, где от исходного четырёхсложного имени осталось три слога, а характерный для русских фамилий суффикс -ов присоединился к крайне редкой основе.