Фамилия Зямилов — редкий случай, когда тюркское имя-основа почти полностью вытеснило первоначальное значение в русском бытовании. В основе лежит личное имя Зямил — вариант арабского Джамиль (جميل), что значит «красивый», «прекрасный». Русский суффикс -ов, стандартный для фамилий, добавил значение принадлежности: Зямилов — «потомок Зямила». Ударение в фамилии, скорее всего, падает на первый слог — Зя́милов, хотя в устной речи встречается и вариант на второй слог.

Интересна словообразовательная деталь. В татарской и башкирской среде, откуда фамилия, вероятнее всего, происходит, имя Джамиль могло адаптироваться как Жамиль или Зямиль — с заменой начального «дж» на «з» под влиянием местных диалектов. Фамилия Зямилов встречается нечасто, но сосредоточена в Поволжье и Приуралье — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Там же распространены однокоренные фамилии Зямилев, Зямильев, а также Жамилов, что подтверждает вариантность произношения.

По социальному составу Зямиловы — это, скорее всего, потомки крестьян или сельских жителей, получивших фамилию в XIX — начале XX века, когда массово закреплялись родовые имена среди тюркских народов России. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Фамилия не перешла в разряд широко известных — известных носителей с общероссийской славой нет, что делает её типичной для семейной истории, а не для публичного пространства.

Если копать глубже, корень «джамиль» в арабском имеет ещё оттенок «целостный», «безупречный», что в прозвищной культуре могло означать не только внешнюю красоту, но и добрый нрав. Встречается также версия, что Зямилов может восходить к тюркскому зям — «земля», но она маловероятна: арабское имя даёт куда более прямую и объяснимую этимологию.