Фамилия Захмылова — это женская форма мужской фамилии Захмылов. В её основе лежит прозвище, которое, скорее всего, было связано с диалектным глаголом «захмылить». В русских говорах это слово означало «загрустить», «приуныть», «стать пасмурным, хмурым». Человека, который часто ходил с кислым или недовольным лицом, легко впадал в меланхолию, могли прозвать Захмылой — «угрюмый, печальный». Со временем это прозвище закрепилось за потомками как фамилия.

Модель образования типична для русского ономастикона: суффикс -ов (в женском роде -ова) присоединялся к основе, оканчивающейся на -а. Получается, что Захмылов — это буквально «сын Захмылы». Такие фамилии часто давали не по профессии, а по личным качествам или особенностям поведения, поэтому предок-носитель прозвища мог быть кем угодно: крестьянином, ремесленником или служилым человеком.

Интересно, что корень «хмыл» встречается и в других фамилиях — Хмылов, Хмылёв, Хмыров. Все они восходят к тому же глаголу «хмылить» (или «хмылить» — морщиться, быть недовольным), но приставка «за-» вносит оттенок усиления или временности состояния: «захмылить» — не просто хмуриться, а сильно или надолго приуныть. Это делает фамилию более редкой и выразительной по сравнению с однокоренными.

Встречаемость фамилии Захмылова невысока, что типично для прозвищных фамилий, не связанных с массовыми профессиями. Географически она может быть привязана к регионам, где бытовал этот диалектизм — северные или центральные области России. В дореволюционных источниках и современных справочниках известных носителей с этой фамилией не зафиксировано, что говорит о её локальном, семейном характере. Фамилия сохранила оттенок простоты и меткости народного языка, где одно слово могло заменить длинное описание характера.