Фамилия Студилов ведет начало от прозвища Студило. В русских говорах слово «студа» означало холод, мороз, стужу. Соответственно, Студилой могли называть либо очень зябкого, мерзнущего человека, либо, наоборот, того, кто не боится холода и ходит легко одетым в мороз. Встречается и другая версия: в некоторых диалектах «студить» значило «охлаждать, остужать» — прозвище мог получить кузнец или мастер, работавший с раскаленным металлом и постоянно остужавший заготовки в воде. Оба объяснения равноправны, но первое, связанное с погодой и самочувствием, встречается в прозвищах чаще.

Модель образования фамилии проста: к основе Студил- добавлен суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Студила). Это типичная патронимическая фамилия, возникшая в центральной и северной частях России не позднее XVII века. По данным ономастов, фамилии с корнем «студ-» (Студнев, Студеникин, Студенецкий) распространены в основном в бывших новгородских и владимирских землях, где слово «студа» было в ходу. Студиловы, вероятно, происходят из тех же регионов.

В письменных источниках фамилия фиксируется с XVIII века. В ревизских сказках и метрических книгах можно встретить крестьян и мещан с фамилией Студилов — в основном в Ярославской, Костромской и Вологодской губерниях. Дворянских родов с такой фамилией не известно: она оставалась простонародной, что подтверждает ее прозвищное происхождение.

Редкий суффикс -ил- в основе (не путать с суффиксом прилагательных) встречается нечасто. Аналогичные фамилии — Грудилов, Томилов, Ходилов — тоже образованы от прозвищ с тем же словообразовательным элементом. Это делает Студилова заметной среди соседей по корню: однокоренные Студнев, Студеникин и Студенецкий построены иначе и звучат по-другому.