Фамилия Самовилов — редкий пример, где прозвище и имя слились в одно слово без типичного суффикса принадлежности. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов, которые образуются от имени или прозвища отца (Иван — Иванов, Кузнец — Кузнецов), здесь основа «Самовил» уже содержит в себе указание на действие. Буквально: «сам» + «вил» (от глагола «вить»). Так могли прозвать человека, который всё делал по-своему, сам себе «вил» судьбу, или, что вероятнее, мастера, работавшего в одиночку, без подмастерьев — например, вить верёвки, канаты или корзины. В русских говорах «самовил» не зафиксировано как нарицательное слово, но модель прозвища прозрачна: «сам» + глагол в прошедшем времени (ср. Самодел, Самотёк, Самотканов).

Вторая версия, менее очевидная, но не менее интересная, — связь с болгарским или сербским именем Самовил (женская форма — Самовила). В южнославянской мифологии самовилы — лесные и водяные духи, похожие на русалок. Имя Самовил могло быть дано ребёнку как оберег, чтобы злые силы приняли его за своего. Однако в русской среде такое имя — редкость. Если фамилия Самовилов встречается в документах XVII–XVIII веков, скорее всего, её носители — выходцы из южнославянских земель, переселившиеся на Русь, или потомки сербских дворян, поступавших на русскую службу. В таком случае суффикс -ов указывает на отчество: «сын Самовила».

Словообразовательно фамилия стоит особняком. Обычные модели — Самойлов (от имени Самуил через народную форму Самойло) или Самохвалов — здесь не работают. «Самовил» не является искажением имени, а представляет собой самостоятельное прозвище или имя. Встречаемость фамилии крайне низкая. По данным открытых источников, основная масса носителей живёт в центральной России и в Поволжье, что косвенно подтверждает версию о прозвище мастера: эти регионы были центрами кустарного производства верёвок и канатов. Знатных родов с такой фамилией не зафиксировано, что тоже говорит в пользу ремесленного происхождения: предок Самовиловых был не боярином, а человеком, который «сам вил» — сам отвечал за свою работу.