Фамилия Тювилёв — редкая и неочевидная по происхождению. В её основе лежит прозвище или некалендарное имя, которое большинство исследователей связывают с глаголом «тювилять» — говорить уклончиво, вилять, хитрить. В словарях русских говоров у этого слова есть и дополнительный оттенок: «делать что-то не прямо, а с хитростью». Таким образом, Тювилём в старину могли прозвать человека незлого, но изворотливого в разговоре или делах. Суффикс -ев указывает на патронимическую модель: Тювилёв — «сын Тювиля», то есть потомок того, кто носил такое прозвище.

Менее вероятная, но встречающаяся в ономастике версия — связь с диалектным словом «тювик», которое в некоторых регионах обозначало мелкую птицу, канюка. Прозвища по птицам давали часто, но для фамилии Тювилёв эта гипотеза слабее: суффикс -ев в таком случае ожидаемо дал бы форму Тювиков, а не Тювилёв. А вот глагольная основа с суффиксом -л- (как в фамилиях Бобылёв, Козылёв) — типологически устойчива для русских фамилий, образованных от прозвищ, описывающих поведение.

Встречаемость фамилии невысокая. Основной ареал — центральные и северные области России, где диалектный глагол «тювилять» был в ходу. В дореволюционных источниках фамилия фиксируется в основном среди крестьян и мещан. Дворянских родов с такой фамилией не отмечено, что подтверждает её «прозвищное» народное происхождение.

Однокоренные фамилии — Тювилин, Тювин — встречаются ещё реже. Все они восходят к тому же смысловому гнезду, но с разными словообразовательными суффиксами. Тювилёв — наиболее полная и «офамиленная» форма, где прозвище застыло уже с суффиксом -л-, характерным для деятеля (ср. «верещал» — Верещагин, «трепал» — Трепалов).