Фамилия Пахтилова — это женская форма, а мужская — Пахтилов. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Пахтил. В отличие от фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Пахтилов происходит от слова, которое в русских говорах имело конкретное, даже бытовое значение.

Слово «пахтил» или «пахтул» в диалектах (прежде всего северных и сибирских) означало «моток ниток», «связка», а также «небольшой мешочек» или «узелок». Прозвище Пахтил могли дать человеку, который постоянно носил с собой узелок, либо тому, кто занимался прядением или торговлей нитками и мотками пряжи. Есть и другая, менее распространённая версия: в некоторых говорах «пахтилом» называли неповоротливого, медлительного человека — как бы «увязанного» в своих движениях.

Суффикс -ов указывает на типичную модель русских фамилий, образованных от прозвищ или мирских имён. Первоначально Пахтилов — это «сын Пахтила», то есть принадлежащий к роду человека с таким прозвищем. Фамилия редкая, не попала в массовые списки дворянских или купеческих родов, что говорит о её крестьянском или посадском происхождении.

Географически фамилия Пахтилов встречается спорадически, в основном в центральных и северных областях России — в Ярославской, Костромской, Вологодской губерниях, а также в Сибири, куда переселенцы принесли её с собой. Встречается вариант Пахтильев, но он ещё реже и, скорее всего, связан с тем же корнем, но с другим суффиксальным оформлением.

Таким образом, предки носителей фамилии Пахтилова — скорее всего, крестьяне или ремесленники, занимавшиеся обработкой льна, прядением или мелкой торговлей, либо люди, получившие прозвище за внешнюю особенность — привычку носить с собой узелок.