Фамилия Пампилова — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии происхождения. Если отбросить экзотические гипотезы, наиболее вероятно, что перед нами «географическая» фамилия, образованная от названия населённого пункта Пампилово или Пампиловка. Такие названия встречаются в Беларуси и на западе России, а сама фамилия с суффиксом -ов/-ев, характерным для великорусского ареала, указывает на выходца оттуда: «Пампилов» — сын человека из Пампилова.

Корень «Пампил-» звучит не по-славянски, и здесь открывается простор для лингвистической загадки. Самая правдоподобная версия — связь с личным именем Памфил (Памфилий), которое пришло из греческого «панфилос» — «всеми любимый». В народном произношении имя могло трансформироваться: Памфил → Пампил (через ассимиляцию «мф» в «мп»). Такое фонетическое изменение типично для диалектов: «лампа» вместо «ламфа», «пампа» вместо «памфа». Тогда Пампил — это разговорная форма греческого имени, а Пампилов — «сын Пампила». Суффикс -ов здесь стандартный и не требует отдельного разбора.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с итальянским или латинским корнем, например, с фамилией Pampillo (от лат. pampinus — «виноградный усик»). Однако для русской фамилии это означало бы, что предок был иностранцем или получил прозвище за сходство с итальянцем. Учитывая, что фамилия Пампилова почти не встречается за пределами Восточной Европы, эта версия остаётся экзотической.

В женской форме Пампилова (а не Пампилов) фамилия фиксирует принадлежность к роду: «жена или дочь Пампилова». Встречается она редко, в основном в центральных и западных областях России, а также среди потомков переселенцев. Носители фамилии могли быть крестьянами или мещанами, получившими фамилию по месту прежнего жительства, или потомками человека по имени Пампил. Точных данных о сословной принадлежности нет — фамилия не дворянская и не купеческая, а скорее народная, что подтверждает её происхождение от прозвища или топонима.