Фамилия Белильцев образована от прозвища Белилец, которое, в свою очередь, восходит к слову «белило» или «белила». В старину белилами называли белую краску для побелки стен, окраски тканей, живописи и даже для косметических нужд. Соответственно, Белильцем скорее всего называли мастера, который либо изготовлял белила, либо занимался побелкой и окрашиванием — то есть красильщика. Это ремесло было востребованным, поэтому прозвище закрепилось за человеком по роду его занятий.

Менее распространённая версия связывает прозвище с диалектным глаголом «беловать» — свежевать тушу убитого зверя, снимать шкуру и отделять сало. В этом случае Белилец — это, по сути, живодёр или охотник, занимавшийся разделкой добычи. В любом случае, прозвище указывало на конкретный промысел, а не на внешность или характер.

Фамилия Белильцев — одна из тех, что образована по «профессиональной» модели с помощью суффикса -ев, который присоединялся к основе на -ец: Белилец → Белильцев. Такая модель типична для фамилий, возникших из прозвищ, оканчивающихся на -ец (ср. Кузнецов от кузнец, Торговцев от торговец). Она закрепила за потомками род деятельности их предка.

Версия с литейным делом (от слова «белило» как смеси глины, мела и угольного мусора для обмазки форм при отливке чугуна) менее правдоподобна, поскольку такое узкоспециальное значение вряд ли дало бы широко распространённое прозвище. Основным значением в народе оставалось именно «белая краска» и всё, что с ней связано.