Фамилия Устамилов — редкий случай, когда прозвище могло закрепиться как родовое имя, минуя стадию отчества от крестильного имени. В её основе лежит не церковное имя, а глагольная форма, что сразу выделяет эту фамилию из ряда патронимических на -ов.

Скорее всего, фамилия образована от прозвища Устамил. В древнерусском языке глагол «устамить» означал «успокоить, укротить, смирить». Соответственно, Устамилом могли назвать человека спокойного нрава, миротворца, того, кто умел гасить ссоры. Возможен и другой оттенок: прозвище давали человеку, которого «устамили», то есть привели в чувство, образумили. В любом случае, основа — не имя, а характеристика поведения.

Суффикс -ов указывает на стандартную модель русских фамилий XVI–XVII веков: «чей?» — Устамилов, то есть сын Устамила. Фамилия фиксирует прозвище прямого предка по мужской линии. Встречается она преимущественно в центральных и южнорусских областях, но не имеет массового распространения — это редкая, штучная фамилия.

Любопытно, что в ономастике существует параллельная форма — Устамиров, где корень тот же, но суффикс -иров мог возникнуть под влиянием тюркских или кавказских моделей. Однако Устамилов остаётся в рамках чисто славянского словообразования. Никакой связи с «устами» или «усталостью» здесь нет — это ложная этимология, которую иногда предлагают на форумах.

Носители фамилии Устамилов в дореволюционной России, судя по косвенным данным, относились к крестьянскому или мещанскому сословию. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Известных исторических личностей с этой фамилией нет — она осталась в тени, что для редкой фамилии скорее норма, чем исключение.