Фамилия Прямилов образована от прозвища Прямило. В русских говорах слово «прямило» имело два основных значения. Первое — инструмент для выпрямления чего-либо, например, кузнечное приспособление для правки металла или плотницкий инструмент для выравнивания досок. Второе, переносное — человек прямой, честный, не терпящий кривды и уловок. Скорее всего, основа фамилии — именно прозвище, данное за откровенный, бесхитростный нрав, а не за ремесло.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединяется к основе, указывая на принадлежность («чей?»). Прямилов — сын или потомок Прямила. По той же схеме возникли фамилии Косилкин, Стучилов, Терпилов. Интересно, что суффикс -ил- в основе (Прямил-) характерен для древнерусских некалендарных имён и прозвищ, часто образованных от глаголов: Прямило — тот, кто прямит (выпрямляет или говорит прямо).

Фамилия Прямилов встречается в основном в центральных и северных областях России, особенно в Костромской, Ярославской и Вологодской губерниях, где были сильны традиции прозвищных фамилий. В документах XVII–XVIII веков можно найти крестьян и посадских людей с этой фамилией, что говорит о её недворянском происхождении — Прямиловы не относились к высшим сословиям, а были простыми людьми, чьё прозвище закрепилось в официальном именовании.

Есть и другая, менее вероятная версия: основа могла быть связана с географическим названием — деревня Прямилово или Прямиловка. Такие топонимы известны, но они сами, как правило, образованы от той же фамилии или прозвища, так что круг замыкается на исходном значении «прямой, честный человек».