Фамилия Румтиллаев — редкий пример, где основа явно не славянская, а тюркская или иранская, а суффикс — русский. Это классическая модель, по которой в XIX–XX веках оформляли фамилии для выходцев из Средней Азии, Закавказья и Поволжья: к местному имени или прозвищу добавляли патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягких и шипящих). Так Румтилла превратился в Румтиллаева.

Корень фамилии — составное имя Румтилла. Первая часть, «Рум», восходит к тюркскому или персидскому обозначению Рима, Византии, а позже — вообще христианского запада (сравните: румы, румелийский). В мусульманских именах «Рум» могло означать «византиец», «римлянин» или даже «человек из Анатолии» (в османской традиции). Вторая часть — «тилла» — тюркское слово, означающее «золото» (сравните: узбекское «тилла», казахское «алтын»). Таким образом, Румтилла — это, скорее всего, прозвище или почётное именование, которое можно перевести как «золото Рима» или «золотой византиец». Вряд ли это прямое указание на происхождение — скорее образное прозвище, данное за красоту, ценность или связь с западными землями.

Самый вероятный ареал фамилии — Узбекистан, Таджикистан или южный Казахстан, где тюркские и персидские имена смешивались, а русская администрация в XIX–XX веках добавляла к ним суффиксы для создания фамилий по российскому образцу. В русских документах фамилия встречается крайне редко, и её носители — почти всегда потомки выходцев из Средней Азии.

По суффиксу -ев видно, что фамилия оформилась поздно, не раньше середины XIX века, когда имперские чиновники начали массово записывать «инородцев» с фамилиями. До этого предки носителя фамилии, скорее всего, обходились личным именем Румтилла и отчеством по отцу (например, Румтилла-оглы). Фамилия не имеет отношения к дворянству или казачеству — это поздняя искусственная конструкция, но она точно передаёт исходное прозвище без искажений.