Фамилия Вавивловы (в документах чаще встречается форма мужского рода — Вавивлов) образована от крестильного имени Вавила. В основе лежит церковное имя Вавил (каноническая форма — Вавила), которое восходит к арамейскому слову со значением «ворота Бога» или, по другой версии, указывает на жителя древнего Вавилона. Небесным покровителем этого имени считается великомученик Вавила, епископ Антиохийский, известный как ревностный последователь христианства.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русских фамилий: к основе имени Вавил (или Вавила) добавился суффикс принадлежности -ов, указывающий на родство: «сын Вавилы» → Вавивлов. Фонетическое изменение (Вавила → Вавивлов) связано с тем, что в разговорной речи окончание -а в имени часто отбрасывалось, а корень на -л требовал перед суффиксом вставного гласного, что и дало форму Вавивлов.

О точном месте и времени возникновения этой фамилии сейчас говорить сложно — процесс формирования русских фамилий растянулся на несколько столетий, с XV по XVII век. Однако можно предположить, что первоначально фамилия бытовала в центральных и южных регионах России, где имя Вавила встречалось чаще, чем на севере. По сословной принадлежности предки-носители фамилии могли быть как крестьянами, так и посадскими людьми или духовенством — имя Вавила давали и в среде священнослужителей.

Любопытно, что фамилия Вавивлов — редкая. В современных справочниках она почти не фиксируется, что делает её особенно интересной для семейной истории. Она не смешивается с более распространёнными однокоренными фамилиями вроде Вавилов (от той же основы, но с другим суффиксальным оформлением) или Вавилин (с суффиксом -ин). Разница в суффиксе — верный признак того, что фамилии возникли в разных местностях или в разное время, хотя корень у них общий.