Фамилия Тройлова — женская форма, а её мужской вариант — Тройлов. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Тройло. Самое вероятное объяснение: Тройлом в старину называли третьего ребёнка в семье, особенно если он родился после двойни или был третьим сыном. В крестьянской среде, где детей нумеровали (Первой, Второй, Третьяк), такое прозвище было естественным. Слово «тройло» могло также означать тройню или тройной предмет — например, тройную верёвку, тройной крюк.

Менее распространённая, но возможная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «троить» — делать что-то втрое, утраивать. Тогда прозвище Тройло могли дать человеку, который любил всё делать с размахом, втройне, или же тому, кто пахал на тройке лошадей. В некоторых говорах «тройло» — это ещё и приспособление для тройной запряжки.

Фамилия образована по типичной русской модели: к основе Тройл- добавился суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Тройлов сын, Тройлова дочь). Такие фамилии на -ов/-ев в основном закрепились за крестьянами и мещанами центральной России. Географически фамилия Тройлов встречается в основном в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает её крестьянское происхождение — именно туда в XVIII–XIX веках переселялись государственные крестьяне из центральных губерний.

Однокоренные фамилии — Трояков, Третьяков, Троицкий — все они так или иначе отсылают к числу «три». Разница в том, что Третьяков образован от имени Третьяк (третий ребёнок), а Тройлов — от более редкого и конкретного прозвища Тройло. Если Третьяков — фамилия очень распространённая, то Тройлов встречается реже, что делает её более локальной и узнаваемой.