Фамилия Вертилоу — редкий случай, когда русская по корню фамилия имеет нетипичное для неё окончание. Если бы она звучала как Вертилов или Вертиловский, вопросов бы не было. Но -оу в конце — это почти всегда маркер украинского или белорусского происхождения, причём довольно архаичный. В украинской ономастике такие фамилии (на -о, -у, -оу) фиксировались в XVI–XVII веках, особенно на западе и в центральных областях, где польская канцелярская традиция закрепляла за прозвищем окончание родительного падежа единственного числа.

Основа фамилии — глагол «вертеть». Прозвище Вертило могли дать человеку непоседливому, вертлявому, суетливому. В русских говорах «вертило» — это ещё и название инструмента: бурав, коловорот, а также приспособление для сбивания масла. То есть предок мог быть мастеровым — плотником, бондарем или тем, кто работал с ручным сверлом. Второй вариант: в псковских и тверских говорах «вертило» называли вертлявого, юркого человека, которого трудно поймать или удержать на месте.

Спорных версий здесь немного. Иногда фамилию пытаются связать с литовским «verti» (вертеть, вдевать), но это натяжка: ареал фамилии (Украина, юг России) не совпадает с балтийским влиянием. Правдоподобнее всего — украинская адаптация русского прозвища: звук «о» в суффиксе перешёл в «у» под влиянием местного произношения, а конечное «в» могло отпасть или превратиться в «у» в письменной фиксации. В современных украинских фамилиях такое встречается: Криворуко, Шилоу, Завалоу.

Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или ремесленниками. Дворянских родов Вертилоу не зафиксировано — фамилия не попала в родословные книги Российской империи. Встречается она в основном в Черниговской, Полтавской и Харьковской губерниях, а также среди переселенцев на Кубани.

По сути, Вертилоу — это «застывшее» прозвище в форме родительного падежа: «чей?» — Вертилоу, то есть сын или работник Вертила. Такая модель образования типична для украинской антропонимии XVI–XVII веков, когда фамилии только начинали закрепляться.