Фамилия Азилханов построена по тюркской модели, которая встречается у многих народов, исповедующих ислам. Её основа — составное имя Азилхан, где первая часть «азил» восходит к арабскому слову «азиль» (عزيل) — «благородный», «дорогой», «уважаемый», а вторая — «хан» — древний тюркский титул правителя, вождя, повелителя. Вместе имя означает «благородный хан» или «уважаемый правитель». Составные имена с титулом «хан» были популярны у тюркских народов: добавление титула к личному имени придавало ему торжественность и указывало на высокий статус.

Русский суффикс «-ов» в фамилии — признак её адаптации в документах Российской империи в XIX–XX веках. Он означает принадлежность: «сын Азилхана» или «из рода Азилхановых». Такой способ русификации типичен для фамилий народов Поволжья, Северного Кавказа и Средней Азии — к тюркским именам добавляли русские патронимические окончания, закрепляя родовое прозвание за потомками. Поэтому Азилхановы — это род, ведущий начало от человека по имени Азилхан.

Географически фамилия чаще всего встречается у татар, башкир, а также у народов Дагестана и Чечни. У казахов бытует форма Азилхан без окончания «-ов». Ударение в фамилии варьирует: у татар оно чаще падает на последний слог (Азилханов), у кавказских народов — на второй (Азилханов). Это связано с местными произносительными нормами.

Словообразовательно фамилия интересна тем, что сохраняет полную форму исходного имени, не сокращая и не искажая его со временем. Это говорит о том, что имя Азилхан продолжало активно использоваться в быту и не воспринималось как архаичное. Встречаются редкие варианты написания — Азелханов, Азильханов, которые связаны с особенностями передачи арабской буквы «айн» через кириллицу.

Прямых указаний на сословную принадлежность носителей нет. Азилхановы могли происходить как из знатных родов (учитывая титул «хан» в основе), так и из крестьян или ремесленников, получивших фамилию по имени деда. В любом случае, фамилия хранит память о предке, которого окружающие называли «благородным господином» — возможно, за мудрость, богатство или уважение в общине.