Фамилия Азильханова — женская форма фамилии Азильханов, которая относится к сравнительно редкой группе русских фамилий тюркского происхождения. В основе лежит мужское имя Азильхан, распространённое у народов, исповедующих ислам (татары, башкиры, казахи, народы Кавказа). Имя это составное: первая часть «Азиль» восходит к арабскому «азиль» — «благородный», «достойный», «вечный» (в некоторых диалектах также «чистый»), вторая часть «хан» — титул правителя или военачальника, широко использовавшийся в тюркских именах. Таким образом, Азильхан означает «благородный хан» или «вечный правитель».

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе Азильхан добавлен русский патронимический суффикс -ов, образующий фамилии по отцу (чьих? — Азильхановых). Окончание -а указывает на женский род носительницы. Такая модель типична для русификации тюркских имён в XIX–XX веках, когда представители мусульманских народов Российской империи получали фамилии по отцу с русским суффиксом.

Географически фамилия Азильханова наиболее вероятна среди татар, башкир, кумыков или азербайджанцев. Встречается она редко: по открытым данным, в России насчитывается не более нескольких сотен носительниц. Встречаются варианты написания Азильханов, Азилханов, Азильхан — последний характерен для тюркских языков без русификации.

В отличие от более частых фамилий на -ов, у Азильхановой нет связи с русским ремеслом или прозвищем — её корни исключительно в именной традиции. Это типичный пример того, как личное имя, отражавшее социальный статус или пожелание, превратилось в наследственную фамилию после крещения или добровольной русификации.