Фамилия Томилин напрямую отвечает на вопрос «чей ты?» — она образована от личного имени Томило с помощью патронимического суффикса -ин, который в русской традиции присоединялся к основам на -а/-я. То есть Томилин — это «сын Томилы», и в этом смысле фамилия типологически родственна таким же простым и древним образованиям, как Путятин от Путяты или Гаврилин от Гаврилы.

Спор о происхождении самого имени Томило идёт давно, и обе версии имеют право на жизнь. Первая связывает его с глаголом «томить» — то есть «мучить, изнурять». В этом случае имя носило охранительный, обережный смысл: считалось, что злые духи не позарятся на ребёнка с таким «плохим», отпугивающим именем. Вторая версия более конкретна и бытовала в народной среде: имя Томило давали младенцу, появившемуся на свет в результате тяжёлых, затяжных родов — словно бы он сам «истомил» мать. Обе гипотезы не противоречат друг другу, и, скорее всего, в разных семьях имя возникало по разным поводам, но общий знаменатель — трудность, мучение — у них один.

В XV–XVI веках, когда фамилии начинают закрепляться у богатых и служилых людей, имя Томило было ещё вполне живым и употребительным. Оно встречается в писцовых книгах и разрядных записях, поэтому неудивительно, что потомки человека по имени Томило, желавшие подчеркнуть принадлежность к своему роду, стали писаться Томилиными. Примечательно, что фамилия не получила дворянской монополии: её носили и крестьяне, и посадские люди, и мелкие служилые — патроним на -ин в то время был универсальным способом самоидентификации для любого сословия.

Отдельного внимания заслуживает связь фамилии с однокоренными Томилов и Томичев. Если Томилин и Томилов — почти синонимы, различающиеся лишь суффиксальной традицией разных регионов, то Томичев образован от краткой формы Томич и указывает на несколько иную словообразовательную модель. Такое соседство показывает, насколько популярным было исходное имя в XV–XVII веках и как широко оно разошлось по русским землям.

Сегодня Томилины встречаются по всей России, но историческое ядро фамилии, судя по данным переписей, тяготеет к центральным и северным уездам — территориям, где имя Томило фиксировалось чаще всего. Впрочем, точной географической привязки у фамилии нет: она рассыпана от Архангельска до Сибири, что лишний раз подтверждает её древнее и общенародное происхождение.