Фамилия Билчев звучит непривычно для русского уха, но её происхождение укладывается в несколько чётких моделей, характерных для южнославянских и, в первую очередь, болгарских фамилий. Ключевой маркер — суффикс -ев, который в болгарской ономастике выполняет ту же функцию, что русское -ов: указывает на принадлежность («чей?»). Если бы фамилия была русской, мы бы скорее ожидали форму Билков (от основы «билк-»), но здесь мы видим именно Билчев, что сразу отсылает к болгарской или македонской языковой среде.

Основа фамилии — Билч- — скорее всего, восходит к прозвищу или личному имени, образованному от слова «билка». В болгарском языке «билка» означает траву, лекарственное растение, зелень. Соответственно, Билчо или Билче — это человек, который знается на травах: травник, знахарь, собиратель лекарственных растений. В крестьянской среде такое занятие было распространённым и уважаемым, поэтому прозвище легко закреплялось и переходило в фамилию. Форма с суффиксом -ев означает «сын Билча», то есть потомок человека по прозвищу Билчо.

Версия о происхождении от личного имени Билчо подтверждается и другими болгарскими фамилиями, построенными по той же модели: Билчев, Бильчев, Бильков. Слово «билка» имеет общеславянские корни, родственное русскому «былие» (трава, зелень), но именно в болгарском языке оно стало основой для целого ряда прозвищ и фамилий. Встречается фамилия и в варианте Бильчев, что связано с особенностями передачи мягкого звука «л» на письме.

Географически фамилия Билчев наиболее характерна для Болгарии, особенно для южных и центральных регионов, где были сильны традиции народной медицины. В России она редка и, скорее всего, принадлежит потомкам болгарских переселенцев или выходцев с Балкан. Социально предки носителей фамилии были, вероятнее всего, крестьянами или ремесленниками, связанными с травами и врачеванием, что делает фамилию не просто именем, а указанием на конкретное занятие в прошлом.