Фамилия Прямиловы — одна из тех, что образована от прозвища или мирского имени, а не от крестильного. В её основе лежит прилагательное «прямой» в значении «правдивый, честный, открытый» или «прямолинейный». В русской среде такое прозвище давали человеку с прямым, нелукавым характером, тому, кто говорил правду в глаза, не юлил. В северных и центральных говорах слово «прямой» могло также означать «настоящий, подлинный» — прозвище Прямой могли дать и за то, что человек «прямо шёл», то есть добивался своего без хитростей.

Модель образования фамилии — типичная патронимическая: от прозвища Прямило (или Прямой) через суффикс -ов. Суффикс -ил- в основе «Прямил» — редкий, он характерен для древнерусских некалендарных имён и прозвищ, образованных от глагольных или качественных основ (сравните: Добрило, Путило, Томило). Прямило — это «тот, кто прямит», то есть выпрямляет, делает прямым. В этом значении прозвище могло относиться к плотнику или столяру, который выравнивал доски и брусья, — ремесленная версия тоже имеет право на существование, хотя менее распространена, чем характеристика характера.

Географически фамилия Прямиловы не имеет узкой привязки, но встречается чаще в бывших вотчинных землях центральной России и Поволжья. В переписных книгах XVII–XVIII веков можно найти крестьян и посадских людей с этой фамилией, например, в Ярославской и Костромской губерниях. Сословно это почти наверняка крестьянская или мещанская фамилия — дворянские роды с такой основой не зафиксированы. Интересная деталь: в некоторых говорах «прямилой» называли человека, который любил всё делать по-своему, наперекор, — так что прозвище могло иметь и оттенок упрямства, а не только честности.