Фамилия Панчилова — женская форма, а мужская, Панчилов, образована по стандартной модели русского отчества: от прозвища или имени Панчило с помощью патронимического суффикса -ов. В основе лежит имя Панчило, которое в свою очередь является производной формой от крестильного имени Панкратий (в просторечии Панкрат). В русской народной традиции имена часто усекали и добавляли уменьшительные суффиксы: Панкрат превращался в Панча, а от него — Панчило. Суффикс -ило в данном случае не столько уменьшительный, сколько указывает на деятеля или носителя признака, но в именах он часто закреплялся как фамильный без особого смысла.

Есть и вторая, менее очевидная версия, связанная с диалектным словом «панча» — так в некоторых говорах называли вид ткани или одежды (например, род накидки). Прозвище Панчило могли дать торговцу тканями или портному, но эта гипотеза слабее: фамилии от названий ремесел с таким суффиксом редки, а имя Панкрат было широко распространено, особенно в крестьянской среде.

Географически фамилия Панчилов встречается преимущественно в центральных и северных областях России — в Ярославской, Костромской, Вологодской губерниях, а также на Урале. Это говорит о том, что носители фамилии были в основном крестьянами или посадскими людьми, а не дворянами: в родословных книгах дворянских родов Панчиловых нет. Среди однокоренных фамилий — Панкратов, Панкратьев, Панчуков, Панчиков, и все они восходят к тому же источнику. Панчилов отличается тем, что закрепил редкую разговорную форму имени, что делает её ценной для историков языка: она фиксирует живую народную фонетику XIX века.