Фамилия Трефиилов — редкий случай, когда в основе лежит не имя, а сразу прозвище, образованное от глагольной формы. Корень здесь — «трефить», что в северных и сибирских говорах означало «торопиться, суетиться, делать что-то второпях». Человек, которого прозвали Трефий, — тот, кто вечно спешит, суетлив или делает работу наскоком, без тщательности.

Словообразовательная модель нестандартна. Обычно от глагольных основ фамилии образуют через суффикс -л- (Трефилов, от «трефил» — тот, кто трефит). Здесь же основа застыла в форме повелительного наклонения: «трефий» — то есть «спеши, торопись». Это редкий тип, когда прозвище давалось как команда или характеристика действия, а не как имя деятеля. Суффикс -ов стандартно указывает на принадлежность: «сын Трефия».

Второй, менее вероятный вариант — искажение крестильного имени Трифон. В народном произношении Трифон мог превратиться в Трефий (через аканье и упрощение группы «фн»), но тогда фамилия звучала бы как Трефионов или Трефин. Форма Трефиилов с двойным «и» и суффиксом -ил- для отчества от Трифона нетипична, поэтому версия с глагольным прозвищем убедительнее.

Географически фамилия тяготеет к северным областям России — Вологодчине, Архангельской губернии, где слово «трефить» было в ходу. Встречается она редко, в основном в виде Трефилов или Трефильев, а написание с двумя «и» (Трефиилов) — возможно, результат поздней канцелярской записи, когда прозвище Трефий записали с сохранением гласной основы перед суффиксом.

Сословно носители фамилии, скорее всего, были государственными крестьянами или посадскими людьми — прозвище бытовое, не дворянское. В документах XVIII–XIX веков Трефииловы могли числиться в ревизских сказках как крестьяне или мещане, без привязки к знатному роду.