Фамилия Вавилов образована от старинного русского мужского имени Вавила. Само имя пришло на Русь вместе с христианством: в основе лежит арамейское слово, которое переводят как «ворота Бога» или «житель Вавилона». Носителя имени Вавила упоминает и народная пословица — «Не помер Вавила — снопом задавило!» — шутливая, но показательная для бытового контекста, в котором имя бытовало в крестьянской среде.

С точки зрения словообразовательной модели фамилия проста: суффикс -ов указывает на принадлежность. Вавилов буквально означает «сын Вавилы» или «потомок Вавилы». Такая модель типична для русских фамилий, возникших из полных форм крестильных имён.

Интересно, что имя Вавила в народном сознании связывали не только с библейским Вавилоном, но и с конкретным святым — великомучеником Вавилой, епископом Антиохийским. Он почитался как ревностный христианский подвижник, и его имя давали детям в крестьянских и мещанских семьях. Однако в XVIII–XIX веках имя постепенно вышло из активного употребления, оставшись в основном в фамилиях.

Географически фамилия Вавилов встречается в разных регионах России, но чаще — в центральных и южных губерниях, где были сильны традиции календарных имён. Встречается и вариант Вавилин — с другим суффиксом, но от той же основы.

Стоит отметить, что никакой связи с фамилией Вавилов не имеет фамилия Вавилонский — та образована от топонима и встречается реже. А Вавилов — фамилия, в основе которой лежит личное имя, и это делает её типичной для русского ономастикона, хотя и не самой частотной.