Фамилия Томилко звучит компактно, но за ней стоит пласт русской истории XV–XVII веков. В её основе — нецерковное мужское имя Томило, одно из самых распространённых на Руси в ту пору. Имя это не было связано с христианскими святцами, а давалось по житейским обстоятельствам. Глагол «томити» означал «томить, мучить, изнурять, истощать», и имя, скорее всего, получал младенец, появившийся на свет в трудных родах. Такая же логика прослеживается в имени Истома, от которого пошла фамилия Истомин: и там, и там зафиксировали тяжёлый момент появления человека на свет. Менее правдоподобно, что Томилой называли капризного ребёнка — народная традиция чаще отражала обстоятельства рождения, а не характер младенца.

Исторические источники сохранили живые следы этого имени. С. Веселовский упоминает крестьянина Багряного Томилу (1627 год) и крестьянина Петра Томилу (1629 год). В середине XVII века Томила Истомин служил дьяком большого Конюшенного приказа — заметная фигура в административной иерархии того времени. Отдельная история связана с конным казаком Игнатом Томиловым: в 1670 году он основал село Томилово на территории нынешнего Юргинского района Кемеровской области. Этот факт показывает, что имя не осталось только в центральных землях, а ушло с переселенцами за Урал, закрепившись в сибирской топонимике.

Ключевая деталь фамилии Томилко — суффикс «-ко». Он указывает на украинское происхождение: на украинских землях уменьшительно-ласкательные формы имён с этим суффиксом (Томилко, Иванко, Федорко) превращались в фамилии без дополнительных прибавок. В русской традиции от того же имени образовались бы Томилов или Томилин. Так что носитель фамилии Томилко, вероятно, имеет предков с украинских территорий, хотя само имя, лёгшее в основу, было общерусским. Фамилия оказывается связующим звеном между двумя ветвями восточнославянской ономастики: имя — общее, а способ его оформления — региональный.