Фамилия Завилохина образована от прозвища Завилоха. В её основе лежит глагол «завить» — скрутить, сплести, изогнуть. Суффикс -ох- (-ох-) в русских прозвищах встречается нечасто и обычно придаёт слову оттенок действия или свойства: «завилоха» — тот, кто завивает, или то, что завито, изогнуто. Фамилия с таким суффиксом стоит в ряду редких словообразовательных моделей, что отличает её от более массовых вариантов на -ов/-ев.

Самый прямой смысл прозвища — человек, который завивал волосы или бороду, то есть парикмахер или цирюльник. В крестьянской среде XIX века завивка была делом редким и часто связанным с праздничным обрядом или свадьбой. Однако «завилохой» могли назвать и того, кто отличался кудрявыми, вьющимися волосами — такая внешняя примета легко закреплялась в прозвище.

Возможна и вторая версия: «завилоха» — это извилистая дорога, тропа, излучина реки. В диалектах северных и центральных губерний слово «завилоха» фиксировалось в значении «поворот», «изгиб». Тогда прозвище мог получить человек, живший у крутого поворота реки или на развилке дорог. Такая топографическая привязка типична для русских фамилий, но именно форма на -ох- здесь необычна.

Фамилия Завилохина — женская форма, мужская — Завилохин. По модели образования она принадлежит к группе фамилий на -ин, которые первоначально означали «чей?» — сын или дочь Завилохи. Встречается фамилия в основном в центральных областях России, но без выраженного гнезда — носители рассеяны. В словарях русских фамилий Завилохин не относится к частым, что подтверждает его локальное и, вероятно, позднее происхождение.