Фамилия Пушилова образована от прозвища или нецерковного имени Пушка, Пушок, Пушило. В древнерусском языке слово «пушка» означало не только огнестрельное орудие, но и «мохнатый зверёк», «пушистый предмет». Поэтому прозвище Пушило могли дать человеку с мягкими, пушистыми волосами, с пышной бородой или усами, либо же тому, кто по роду занятий имел дело с пухом и пером — например, скорняку, обрабатывавшему мех, или торговцу пухом.

Словообразовательная модель здесь классическая для русского севера и центра: основа на -о (Пушило) плюс суффикс притяжательного прилагательного -ов, указывающий на принадлежность к главе семьи. Суффикс -л- в основе (Пушило) характерен для прозвищ, образованных от глаголов: «пушить» — делать пушистым, взбивать, или «пушиться» — важничать, пыжиться. Второе значение могло дать прозвище человеку с характером — заносчивому, надутому.

Встречается и более прозаичная версия: от слова «пушка» в значении «пушкарь». В этом случае Пушилов — потомок пушкаря, но такая этимология менее вероятна, потому что для пушкарей чаще использовалась модель без суффикса -л- (Пушкарёв, Пушков), а Пушилов прямо указывает на действие или качество, а не на орудие.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России: Вологодчина, Архангельская губерния, Ярославль. В переписных книгах XVII века встречаются крестьяне с прозвищами Пушило и Пушилка, что подтверждает бытовое, а не служилое происхождение. Дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано — Пушиловы в основном были крестьянами и посадскими людьми.

Редкий суффикс -ов при основе на -о (Пушило → Пушилов) указывает на старшую, допетровскую модель образования фамилий. В более позднее время такие основы чаще переоформлялись в -ин (Пушилин), поэтому Пушилов — архаичный вариант, сохранившийся в основном в тех местах, где фамилии закрепились раньше.