Фамилия Порошилов образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — сын Порошилы или человек Порошилов. В основе лежит прозвище Порошило, и здесь кроется главная интрига фамилии: слово «порошило» в русских говорах многозначно.

Самое прямое объяснение — от глагола «порошить» (сыпать, покрывать пылью, снежной крупой). Порошилой могли прозвать человека, занятого сыпучим товаром: мельника, просеивающего муку, или торговца крупой. В северных и сибирских говорах «порошило» — это ещё и сито для просеивания муки или песка, так что прозвище могло перейти на мастера, делавшего такие сита, или на того, кто постоянно работал с «порохом» — трухой, опилками.

Вторая, менее очевидная, но живая версия — связь с порохом. В диалектах «порох» не только взрывчатое вещество, но и пыль, зола, труха. Порошилой могли назвать порохового мастера или человека, который возился с пылью и золой, например, печника или зольщика. В пользу этой гипотезы говорит фамилия Порохов, которая встречается чаще, но Порошилов — её редкая параллельная форма с тем же корнем, но другим суффиксом.

Спорная версия — от имени Пороша как уменьшительной формы от Порфирий (через Порфиша). Фонетически это возможно, но маловероятно: суффикс -ило характерен для прозвищ по действию, а не для уменьшительных имён. Для Порфирия типичны фамилии Порфирьев или Поршаков.

Фамилия Порошилов не относится к числу массовых. Встречается в центральных областях России, в Поволжье и на Урале — там, где была развита мукомольная и кустарная промышленность. Среди однокоренных — Порошин (от «пороша» — свежий снег, прозвище охотника или белокурого человека), Порохов, Порошков. Порошилов стоит в этом ряду особняком: если Порошин говорит о внешности или погоде, то Порошилов — о деле, занятии предка.