Фамилия Вавилонов — одна из тех, что вызывает мгновенную ассоциацию с библейским Вавилоном, но её происхождение куда прозаичнее и лежит не в Священном Писании, а в русских говорах и прозвищах.

Основа фамилии — не имя и не географическое название, а мирское прозвище Вавила. В старину так могли назвать человека за громкий, «вавилонский» голос, за путаную или напыщенную речь, а иногда — иронично, за склонность к пустым мечтаниям. В русских диалектах слово «вавила» имело и конкретное значение: так в некоторых областях называли болтуна, пустомелю, человека, который «вавилонит» — говорит невпопад или сбивчиво. Таким образом, предок носителя фамилии был, скорее всего, заметным говорливым человеком, которого за эту черту и прозвали.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: к прозвищу Вавила добавлен суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Вавилонов, то есть сын Вавилы). Форма «Вавилонов» вместо ожидаемого «Вавилин» объясняется тем, что прозвищная основа могла склоняться как «Вавило» (с окончанием -о), и от неё пошла фамилия на -ов, либо это поздняя книжная переделка под библейское звучание. Встречается и параллельная форма Вавилов — более простая, без «он» в середине, но Вавилонов звучит архаичнее и торжественнее.

Географически фамилия редкая, её очаги — центральные и южные губернии России, где были распространены прозвища от диалектных слов. Она не относится к дворянским или купеческим — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, возникшая не раньше XVII века, когда прозвища начали закрепляться как наследственные. Связь с Вавилонской башней — лишь позднее народное переосмысление, красивая легенда, не имеющая отношения к реальной истории.