Los autores coinciden en que el apellido deriva del topónimo Brembilla, localidad de la zona de Bergamo situada en la Val Brembana. F. Miranda precisa que el nombre Brembilla proviene probablemente de una lengua prerromana, donde brem significaría "resonar", y designaba cursos de agua y canales que desembocan en el río Brembo. La forma Brambilla refleja un rasgo fonético del lombardo: la vocal abierta a sustituyó a la e cerrada propia de la zona de origen.

Los autores coinciden también en que el apellido se origina en un acontecimiento histórico preciso: el 2 de marzo de 1443, cuando los habitantes gibelinos expulsados de sus tierras por los güelfos bergamascos —favorables a la dominación veneciana— fueron acogidos en Milano bajo el gobierno de los Visconti. Allí recibieron privilegios y exenciones tributarias por cien años, y quedaron registrados con el apellido Brambilla, que los identificaba como "los venidos del valle Brembilla".

En cuanto a su distribución, Miranda señala que el apellido se extendió a casi todas las regiones de Italia, con mayor presencia en Lombardia, Emilia-Romagna, Piemonte y Liguria, y también en Veneto, Lazio, Toscana, Puglia y el Valle d'Aosta. En Sicilia aparece en localidades de las zonas de Catania, Messina, Trapani, Siracusa y del área de Enna. Ancestros Italianos destaca especialmente su concentración en el área metropolitana de Milano y en la provincia de Monza e Brianza.