Фамилия Пахтилов — редкий случай, когда основа угадывается с трудом, но при ближайшем рассмотрении оказывается прозрачной. Её ядро — слово «пахта», которое в русских говорах имело несколько значений. Чаще всего так называли сыворотку, остающуюся после сбивания масла, или же само пахтанье — процесс взбивания сливок. Отсюда и прозвище Пахтило: человек, который делал масло, работал на маслобойне или просто любил молочные продукты. В ономастике эта модель типична — прозвища по роду занятий давали без затей, по самому характерному действию или предмету.

Менее очевидная, но тоже возможная версия — связь с диалектным глаголом «пахтать» в значении «бить, колотить, толочь». В этом случае Пахтилом могли прозвать драчуна, задиру или, наоборот, работника, занятого дроблением чего-либо (например, зерна или руды). Однако в пользу «маслодельной» гипотезы говорит то, что фамилии с корнем «пахт-» (Пахтин, Пахтусов, Пахомов) чаще всего восходят именно к молочному производству и быту.

Суффикс -ов в окончании указывает на типичную русскую патронимическую модель: Пахтилов — сын Пахтила. Фамилия недворянская, скорее всего крестьянская или мещанская, и географически она тяготеет к северным и центральным губерниям России, где маслоделие было распространённым промыслом. Встречается она нечасто, что объясняется узостью исходного прозвища — не в каждой деревне был свой Пахтило, а если и был, то прозвище могло не закрепиться в официальной фамилии.

С точки зрения словообразования фамилия любопытна тем, что сохранила редкий суффикс -ил-, который в русских прозвищах часто придавал оттенок орудия или деятеля (сравните: точило, светило). Пахтило — не просто «тот, кто пахтает», а, возможно, «то, чем пахтают» — мутовка или маслобойка. Такая метонимия (перенос названия инструмента на человека) встречается в фамилиях реже, чем прямая профессия, и делает Пахтилова особенно интересным для этимолога.