Фамилия Трофилева — женская форма фамилии Трофилев, и её разбор стоит начать с суффикса, который сразу выдает её происхождение. В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев (Трофимов) или -ин (Трофимин), суффикс -ев здесь не случаен: он указывает на притяжательное значение от имени или прозвища, оканчивающегося на мягкий согласный или на -й. Основа «Трофил» — это не искажение и не опечатка, а вполне самостоятельная форма.

В основе фамилии лежит каноническое имя Трофим (от греческого «трофимос» — кормилец, питомец). Однако Трофил — это его народно-разговорный вариант, характерный для северных и центральных говоров России. В документах XVII–XVIII веков нередко встречаются записи «Трофил Иванов сын», где имя произносится именно так, с утратой конечного -м или с его заменой на -л. Такое фонетическое изменение типично для диалектов, где звук [м] в конце слова мог переходить в [л] (сравните: храм — харал, прям — прямь). От этой обиходной формы и образовали фамилию: Трофил → Трофилев — «сын Трофила».

Фамилия Трофилева (и мужская Трофилев) встречается значительно реже, чем Трофимов. По данным переписей, её очаги — преимущественно Вологодская, Архангельская и Костромская области, то есть регионы, где диалектная форма имени была устойчивой. В южных и западных губерниях фамилия почти не фиксируется. Это даёт основание предполагать, что предки носительниц фамилии были крестьянами или посадскими людьми Русского Севера, где имя Трофил бытовало как полноправное.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия Трофилев стоит в одном ряду с такими редкими вариантами, как Архилев (от Архип), Филилев (от Филипп) или Степанилев (от Степан). Все они отражают живые диалектные процессы, которые со временем были вытеснены литературной нормой. Если бы не письменные фиксации, мы бы сегодня не знали, что когда-то «Трофил» звучало так же привычно, как «Трофим».