Фамилия Варухайлова — редкий случай, когда географический корень почти очевиден, но механизм его превращения в фамилию нестандартен. В её основе почти наверняка лежит название населённого пункта — скорее всего, деревни или села с корнем «Варухай» или близким к нему. В русской ономастике такие топонимические фамилии обычно образуются с помощью суффикса -ский/-цкий (Варухайловский), но здесь мы видим модель на -ов, которая чаще указывает на принадлежность: «сын Варухая» или «человек из рода Варухаевых». Это наводит на мысль, что фамилия могла возникнуть не как дворянская или священническая (там преобладал бы суффикс -ский), а как крестьянская или мещанская — по имени или прозвищу основателя, который, в свою очередь, мог получить его по месту прежнего жительства.

Сам корень «Варухай» звучит не по-русски. Вероятнее всего, он тюркского или финно-угорского происхождения. В тюркских языках «вар» может означать «есть, имеется», а «ухай» — либо вариант личного имени (ср. Ухай, Ухей), либо искажённое «угай» (родственник, брат). В финно-угорских языках Поволжья (марийском, удмуртском) встречаются топонимы с похожим звучанием, например, деревни Варухай или Варуханово в бывшей Казанской или Вятской губерниях. Таким образом, предок носителя фамилии мог быть выходцем из такой деревни, а в новой местности его прозвали «Варухай», то есть «тот, кто из Варухая», а уже от этого прозвища пошла фамилия на -ов.

Суффикс «-лова» — это женская форма, указывающая на то, что исходная фамилия мужчины — Варухайлов. Модель образования простая: к основе «Варухай» прибавили патронимический суффикс -ов, означающий «чей?» — то есть «сын Варухая». В отличие от более частых фамилий на -ин (от основ на -а/-я), здесь сработала твёрдая основа на согласный «й», что в русских говорах иногда давало вариативность (ср. возможное, но не зафиксированное «Варухайкин»). Фамилия явно недворянская — в родословных книгах она не встречается, и её носители, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами, переселенцами из северных или восточных районов России.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет. Можно вспомнить разве что фамилию Варуханов (с суффиксом -ан), но она образована от тюркского имени Варухан, что совсем другая история. Варухайлова стоит особняком: она не «прозрачна» для носителя русского языка, но именно эта затемнённость и хранит память о забытом топониме или редком прозвище. В современных телефонных справочниках фамилия встречается единично, в основном в Пермском крае и Башкортостане — что косвенно подтверждает версию о её приуральском или поволжском происхождении.