Фамилия Вуйлов — редкий случай, когда её происхождение почти наверняка указывает на конкретную территорию и этническую подоплёку. В основе лежит не русское, а западнославянское или южнославянское слово «вуй» (или «вуйко»), которое означает «дядя по матери» (брат матери). В украинском, польском, словацком и сербохорватском языках это слово живёт до сих пор: «вуйко» — мамин брат, в отличие от «стрия» (брата отца). Таким образом, Вуйлов — это буквально «сын дяди по матери» или «человек из рода дяди Вуя». Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов, что типично для фамилий, которые возникли на стыке культур: носитель с западнославянским прозвищем попал в великорусскую среду, и его дети получили фамилию на -ов.

Модель образования проста: прозвище Вуйло (или Вуй) + патронимический суффикс -ов. Суффикс -л- в основе «Вуйло» мог нести уменьшительно-ласкательный или фамильярный оттенок, как в прозвищах «Малыш», «Косой». То есть Вуйло — это не просто «дядя», а скорее «дядюшка», «дядя-кормилец» или «дядя, который жил в семье». Не исключено, что так могли прозвать ребёнка, которого воспитывал дядя по матери, — в традиционных обществах это была распространённая практика при потере отца.

Географически фамилия Вуйлов встречается в основном в регионах, граничащих с Украиной и Беларусью: в Курской, Белгородской, Воронежской, Брянской областях. Это зона, где украинское влияние на фамилии было сильным, и где слово «вуй» было в ходу. В центральной и северной России эта фамилия практически не встречается, что лишний раз подтверждает её локальное, пограничное происхождение.

В ономастике иногда спорят, могла ли основа быть связана с глаголом «выть» (откуда «вой»), но это маловероятно. Во-первых, фонетика: «Вуйлов» с ударением на первый слог и твёрдым «в» не выводится из «выть» (там было бы «Воев» или «Войлов» с другим гласным). Во-вторых, реальные документы XVII–XVIII веков, например, реестры запорожских казаков, фиксируют прозвища «Вуй», «Вуйко» именно в значении «дядя по матери». Так что версия с родством — основная и надёжная.

Социально фамилия Вуйлов могла принадлежать крестьянам, казакам или однодворцам (служилым людям на южных рубежах). В среде однодворцев, которые часто имели украинские корни, такие фамилии были нормой. Дворянских родов с этой фамилией в Российской империи не зафиксировано — фамилия осталась в простонародье.