Фамилия Шмильков — редкий случай, когда русская модель образования накладывается на основу, явно не русскую по происхождению. Если отбросить суффикс -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Шмилька), то в основе лежит имя или прозвище Шмилько. Это уменьшительная форма от имени Шмиль, а оно, в свою очередь, восходит к немецкому имени Шмидт (Schmidt) — самому распространённому ремесленному имени в Германии, означающему «кузнец». Таким образом, Шмильков — это русифицированная фамилия немецкого кузнеца или его потомка.

Как именно попал немецкий «кузнец» в русскую фамилию? Скорее всего, через контакты с немцами-колонистами, которых в XVIII–XIX веках приглашали в Российскую империю. Немецкое Schmidt в бытовом общении русские крестьяне или мещане переделывали в более привычное Шмиль, а затем добавляли ласкательный суффикс -к(о), типичный для украинских и южнорусских говоров (ср. Иванько, Петько). Так появился Шмилько — «маленький кузнец» или просто сын кузнеца Шмидта. Фамилия закрепилась в форме Шмильков, то есть «потомок Шмилька».

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине, где были распространены немецкие колонии, а также к Поволжью и Причерноморью. Встречается она нечасто, поэтому носители Шмильковы — это, скорее всего, потомки обрусевших немцев, которые со временем полностью перешли на русский язык и обычаи, оставив в фамилии лишь память о профессии предка.

Интересно, что фамилия могла возникнуть и без прямого участия немцев-колонистов. В западных губерниях Российской империи, где жило много евреев, фамилия Шмиль (или Шмильман) тоже встречалась — как вариант от немецкого имени Шмуэль (Самуил) или от того же Schmidt. Тогда Шмильков оказывается патронимом от еврейского прозвища, адаптированного русским суффиксом. Но версия с «кузнецом» выглядит более прямой и логичной: ремесленные фамилии легко переходили из языка в язык.