Фамилия Тушемилова — редкая и нестандартная по своему устройству. Она явно образована от прозвища или внутрисемейного имени, которое звучало как Тушемил. В основе лежит глагольная конструкция: «туши» (повелительное наклонение от глагола «тушить») и имя Мил (сокращённая форма от Милан, Милован или народного имени Мил). Буквально — «туши Мила», то есть гаси огонь, с которым связан Мил. Такое прозвище могло закрепиться за человеком, который постоянно тушил пожары, следил за очагом в кузнице или бане, а может, получил его в шутку за привычку гасить свет или угли.

Модель образования фамилии — суффикс -ов, который в женском роде даёт окончание -а (Тушемилова). Мужской вариант — Тушемилов. Поскольку фамилия заканчивается на -ов, она относится к самому распространённому типу русских фамилий, но основа здесь крайне необычна. В ней нет ни географической привязки, ни указания на профессию в привычном виде — это живое прозвище-предложение, что встречается редко.

В ономастике такие конструкции называют «императивными» фамилиями. Классический пример — фамилия Убейконь, но Тушемилова стоит особняком: в ней нет ни агрессии, ни насмешки. Скорее, она описывает бытовую ситуацию или черту характера. Поскольку фамилия не фиксируется в массовых переписях XIX века и не встречается в дворянских родословных, её носители, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми северных или центральных губерний России. В современных базах фамилия встречается единично, что говорит о её локальном происхождении — возможно, от одного родоначальника в конкретном селе.

Учитывая редкость, версия о происхождении от прозвища Тушемил выглядит единственной правдоподобной. Альтернативное объяснение (например, от тюркского корня) не подтверждается ни фонетически, ни по смыслу. Фамилия Тушемилова — живой пример того, как русский язык «складывает» прозвище из глагола и имени, и это прозвище закрепляется за родом на века.