Фамилия Панфилова в своей основе восходит к мужскому имени Панфил — народной, упрощённой форме канонического крестильного имени Памфил. Такой переход «м» в «н» — частое явление в живой русской речи: непривычное греческое сочетание звуков переделывали на более удобный лад. Само имя Памфил пришло из греческого языка и переводится как «общий друг», «милый всем». В старину на Руси каждого человека при крещении нарекали по церковному календарю, но в быту имена нередко видоизменялись, и именно из таких обиходных форм чаще всего и рождались фамилии.

Покровителем имени считается святой мученик Памфил, уроженец города Берита. Он получил образование в Александрии, затем стал пресвитером в Кесарии. Памфил много сил отдал сличениям и исправлениям текстов Нового Завета, пострадавших от ошибок переписчиков, а исправленные копии переписывал и рассылал всем желающим. Благодаря его трудам в Кесарии собралась обширная библиотека духовных книг, служившая христианскому просвещению. Память святого совершается 16 февраля.

Суффикс «-ов» в фамилии Панфилова указывает на типичную притяжательную модель: так называли сына, внука или потомка человека по имени Панфил. То есть Панфилов — это буквально «сын Панфила», а женская форма Панфилова закрепилась за женщинами как производная от той же основы.

В исторических документах сохранились интересные сведения о роде священнослужителей Панфиловых. Один из его представителей, Иоанн Панфилов, уроженец села Фалалеева Владимирской губернии Суздальского уезда, служил в Москве причетником, а затем священником церкви Введения Пресвятой Богородицы при Семёновском полку. Когда в 1718 году лейб-гвардии Семёновский полк перевели из Москвы в Санкт-Петербург, он перебрался в новую столицу. Там 9 апреля 1720 года у него родился сын Иоанн, который впоследствии стал протоиереем Русской церкви, духовником императрицы Екатерины II (с 1770 года), членом Святейшего Синода (с 1774 года) и Академии Российской (с 1783 года). Этот пример показывает, что фамилия Панфиловых бытовала в среде духовенства и поднималась до самых высоких церковных кругов.

Фамилия встречается в различных Книгах памяти. В Книге памяти Республики Татарстан упоминается секретарь Казанского депутатского дворянского собрания Александр Борисович Панфилов, родившийся в 1853 году в посёлке Лаишево. В Книге памяти Алтайского края значится единоличник Григорий Прохорович Панфилов (род. 1876) из Тамбовской губернии. Эти записи разбросаны по разным регионам, что говорит о широком распространении фамилии среди разных сословий — от дворянства до крестьянства.

Среди известных однофамильцев — Александр Иванович Панфилов (1808–1874), русский адмирал, участник Крымской войны, и Валерьян Владимирович Панфилов (род. 1950), советский футболист, полузащитник. Оба они, как и все носители фамилии, в конечном счёте потомки человека, которого когда-то звали Панфилом.