Фамилия Попилев — наглядный пример того, как церковная должность превратилась в прозвище, а затем в наследственное имя. Основа здесь прозрачна: слово «поп» и суффикс -ил-, который в русских фамилиях встречается нечасто. Обычно такие суффиксы указывают на деятеля по характерному действию (ср. «кормилец», «носильщик»), но в данном случае -ил- мог играть роль уменьшительную или пренебрежительную. То есть Попиль — это не просто поп, а «попик», «попёнок», возможно, сын священника или человек, напоминавший попа внешностью или поведением.

Модель образования фамилии — от прозвища Попиль через притяжательный суффикс -ев. Формально это отчество: «чей? — Попилев», то есть сын или потомок Попиля. В русской ономастике фамилии на -ев и -ов обычно получали от основ на согласный или -о, а здесь мы видим мягкий знак на конце исходного прозвища, что несколько редко. Встречаются и варианты с другим суффиксом — Попилин, но Попилев выглядит старше по типу.

Версия о происхождении от слова «поп» — основная и бесспорная. Альтернативные гипотезы, например связь с диалектным «попилить» (попилить, разрезать) или с польским «popiel» (пепел), выглядят натянутыми: в русской среде фамилия устойчиво ассоциируется именно с духовенством. К тому же фамилия Попилев нередка в регионах, где было сильно влияние церковной иерархии — в центральных и южных областях России, на Украине.

Социально предки носителей фамилии Попилев могли быть как потомками белого духовенства (священников, дьяконов), так и крестьянами, получившими прозвище за сходство с попом — например, за длинную бороду, степенную походку или привычку носить длинную одежду. Второй вариант вероятнее: прямые потомки священников чаще носили фамилии на -ский (Поповский, Преображенский). А Попилев — скорее мирское, бытовое прозвище, закрепившееся за родом.

С точки зрения истории написания фамилия устойчива: ударение, как правило, на втором слоге — Попи́лев. Встречается и вариант с ударением на первый слог, но он считается диалектным и менее распространённым.