Фамилия Пахтило — редкий случай, когда прозвище, скорее всего, закрепилось в неизменной форме, без типичных русских суффиксов -ов, -ин или -ский. Она образована напрямую от прозвища и сохранила исходное окончание -о, свойственное украинским и белорусским фамилиям. В русском языке такие фамилии часто оставались без изменений по падежам, что указывает на её южнорусские или малороссийские корни.

Основа фамилии — «пахтило». Слово это не общеупотребительное, но прозрачное по смыслу. В говорах «пахтать» означает сбивать масло, пахтать — взбалтывать сливки или сметану в пахталке. Соответственно, «пахтило» — это либо сам инструмент (деревянная толкушка или мутовка для сбивания масла), либо человек, который этим занимался. Прозвище Пахтило мог получить либо маслодел, либо человек с характерной манерой движений — резкий, суетливый, «взбалтывающий» всё вокруг.

Возможна и вторая, более редкая версия — связь с диалектным глаголом «пахтить», то есть сильно дымить, чадить. В этом случае Пахтилом называли неаккуратного печника или человека, от которого постоянно пахло дымом. Но первое толкование, через ремесло, выглядит правдоподобнее, так как прозвища по роду занятий давали чаще, чем по случайным бытовым чертам.

Географически фамилия тяготеет к западным и южным областям бывшей Российской империи — к Украине, Белоруссии и прилегающим русским губерниям (Смоленская, Курская, Воронежская). Там же встречаются однокоренные фамилии: Пахта, Пахтин, Пахтусов. Отличие Пахтило в том, что она не «присвоила» отчество, а сохранила прозвище в исходном виде, что делает её более древней по модели образования — такой тип был распространён до XVI-XVII веков, когда фамилии только начинали закрепляться у крестьян и казаков.

Сословная принадлежность носителей фамилии, скорее всего, была крестьянской или казачьей. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века Пахтило встречаются среди государственных крестьян и однодворцев юга России. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это фамилия простого человека, чьё прозвище пошло от повседневного труда или бытовой особенности.