Фамилия Пильнова — женская форма фамилии Пильнов, и её разговорный вариант на -а, а не на -ова, сразу указывает на нестандартную модель образования. В русской ономастике фамилии на -ов/-ев образуются от основ на согласный (Пильн → Пильнов), а здесь основа уже содержит -н, и суффикс -ов добавляется к ней напрямую. Это редкая черта: фамилия не укладывается в типичную схему «прозвище + суффикс», а скорее напоминает топонимический след. Скорее всего, предок носителя фамилии происходил из места с названием Пильное, Пильня или Пильна — такие топонимы встречаются в Поволжье и центральной России, особенно в Нижегородской области, где есть рабочий посёлок Пильна. Если так, то фамилия Пильнов (и её женская форма) — это указание на выходца из этого села или реки.

Однако возможна и другая версия, связанная с прозвищем. В южнорусских говорах «пильна» или «пильный» могло означать «усердный, старательный» (от «пилить» в смысле «докучать, настойчиво просить»). Но такое прозвище чаще давали человеку с навязчивым характером, а не трудолюбивому — слово имело негативный оттенок. Учитывая географию фамилии (она фиксируется в основном в Нижегородской, Владимирской, Ивановской областях), топонимическая версия выглядит убедительнее. В словаре Б. Унбегауна подобные фамилии от названий рек и сёл рассматриваются как типичные для русского северо-востока.

Редкость фамилии Пильнова в том, что она не имеет однозначного «ремесленного» корня: в отличие от Пильщикова или Пилкина, здесь нет связи с инструментом или профессией. Скорее всего, это просто «человек с Пильны» — и за этим стоит не ремесло, а место, где предок жил или откуда перебрался. В современных базах фамилия встречается редко, что подтверждает её локальный характер.