Фамилия Вовилова — женская форма от Вовилов, а разбирать её удобнее с мужского варианта. В основе лежит имя Вовил — неканоническая, народная форма крестильного имени Вукол (греч. «пастух»). В русской традиции чуждое звучание «ву» часто заменяли на «во» или «ва», а «кол» сокращали до «ил». Так Вукол превращался в Вовила, реже — в Вавилу (отсюда и фамилия Вавилов, которая с Вовиловым нередко путается).

Суффикс -ов указывает на типичную модель русских фамилий XIX века: Вовилов — сын Вовила. Притяжательное значение здесь прямое: «чей?» — Вовилов, то есть принадлежащий человеку по имени Вовил. Фамилия не дворянская и не купеческая по происхождению — скорее всего, она сложилась в крестьянской или мещанской среде центральной России или Поволжья, где имя Вукол было в ходу до конца XVIII века, а потом ушло в просторечие.

Интересная деталь: в некоторых говорах Вовилом могли прозвать не только по имени, но и по профессии — пастуха. Вукол по-гречески «пастух», и если имя переосмыслили как прозвище, то Вовиловы могли вести род от скотовода. Однако прямая связь с ремеслом здесь менее вероятна, чем с личным именем: прозвищная фамилия обычно оформлялась бы иначе (Вовилин, Вовильев).

Встречаемость фамилии невысокая. Она сосредоточена в нескольких областях, в первую очередь в Тверской и Ярославской губерниях, а также в северных районах — там, где имя Вукол сохранялось в обиходе дольше всего. В советское время фамилия могла записываться с ошибками: Вовылов, Вавилов, Вовилов — из-за неразличения безударных гласных.

Известных носителей фамилии Вовилов/Вовилова в широкой истории нет, что типично для фамилий, образованных от редких или устаревших имён. Сама фамилия — живой след крестьянской ономастики, где имя, вытесненное из святцев, продолжало бытовать в народной памяти.