Os adjetivos terminados em -il átono formam o plural com a terminação -eis:
útil – úteis
ágil – ágeis
fácil – fáceis
O adjetivo inverosímil, tal como a sua base de derivação, o também adjetivo verosímil, pertence a esta série.
O plural em -eis parece dever-se à analogia com adjetivos terminados em -el átono, o que sugere que em fases anteriores da língua se oscilou entre "fácil" e "fácel" ou "fácele"2. Por outras palavras, assim como impossível tem o plural impossíveis, também inverosímil pluraliza sob a forma inverosímeis – e não "inverosímis", apesar de terminado em -il (cf. funil/funis).
Trata-se de uma particularidade dos adjetivos e nomes terminados em -il que são palavras graves (paroxítonas), conforme assinala Rosa Virgínia Mattos e Silva3: «[...] parece que o plural do tipo actual perduráveis, estáveis é posterior ao século XVI. Uma pista está na informação do Dicionário Etimológico de J. P. Machado, que afirma que fácis (de fácil) ocorre ainda no século XVI e fáceis só está documentado no século XVII [...].»
1 No Brasil, dá preferência verossímil e inverossímil, com -ss- (cf. Dicionário Houaiss).
2 Ver casos de débil e estéril mencionados por M. Said Ali, Gramática Histórica da Língua Portuguesa, 6.ª edição, São Paulo, Edições Melhoramentos, 1965, p. 76.
2 Rosa Virgínia Mattos e Silva, O Português Arcaico, vol. I, Lisboa, Imprensa Nacional-Casa da Moeda, 2008, p. 363.