Фамилия Пагилев — редкая и с неочевидной на первый взгляд основой. Если отбросить типичный фамильный суффикс -ев (указывающий на принадлежность: «чей?» — Пагилев, то есть сын Пагила), остаётся корень «Пагил-». В русской ономастике эта основа вызывает споры, и единого мнения о её происхождении нет.

Самая вероятная версия связывает фамилию с прозвищем Пагила. В русских говорах, особенно северных и сибирских, слово «пагила» или «пагиль» могло означать нечто кривое, изогнутое, а также — по сходству — корягу, суковатую палку. В словаре Даля «пагиль» — это «суковатая палка, дубина». Прозвище Пагила могли дать человеку невысокого роста, коренастому, с крепким сложением, или же тому, кто ходил с клюкой, посохом. Менее убедительна, но возможна связь с тюркскими языками, где «пагил» могло быть вариантом личного имени со значением «счастливый, благословенный» — такие заимствования через татарскую или башкирскую среду проникали в русские фамилии в XVI–XVII веках.

Фамилия образована по самой распространённой модели: от прозвища на -а/-я с помощью патронимического суффикса -ев. Это говорит о том, что родоначальник Пагилевых был человеком незнатного происхождения — скорее всего, крестьянином или посадским. Дворянские фамилии в массе своей имели суффиксы -ский/-цкий или образовывались от полных христианских имён.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Поволжью. В дореволюционных метрических книгах Пагилевы встречаются в Воронежской, Саратовской и Астраханской губерниях. Это косвенно подтверждает и «южную» версию прозвища: слово «пагила» в значении «коряга» известно в донских говорах. Написание фамилии устойчивое — Пагилев, без вариантов через «о» или «ы», что редкость для столь редкой фамилии.

Таким образом, скорее всего, предок современного носителя фамилии получил уличное прозвище по внешней или поведенческой черте — был крепок, коренаст или носил с собой дубину. Со временем прозвище закрепилось за его потомками как родовое имя.