Фамилия Билевитинов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В ней сразу обращают на себя внимание два элемента: основа «Билевитин» и суффикс «-ов», который в русских фамилиях чаще всего указывает на принадлежность («чей?» — сын Билевитина). Получается, что перед нами отчество от прозвища или имени Билевитин. Само слово «билевитин» звучит как название жителя по месту — так в старину образовывали прозвища от названий городов и сел (ср. москвитин, тверитин). Вероятнее всего, предок носителя фамилии происходил из населенного пункта с корнем «Билев-» или «Белев-». На ум приходит город Белёв в Тульской области. В старых документах и говорах встречается форма «Билев» (через «и»), а жителя могли называть «билевитин» или «белевитин». Фонетическое чередование «е/и» в безударном положении — обычное дело для русских говоров, так что «Билевитинов» — это, скорее всего, вариант фамилии Белевитинов, закрепленный на письме.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с прозвищем от диалектного слова «билевитый» (бледный, беловатый) или с личным именем Биля, Билей (уменьшительное от Вилен или от тюркских имен). Однако географическая модель образования (по названию города) здесь выглядит убедительнее: она типична для русских фамилий XVI–XVII веков, когда выходцы из одного города получали прозвища по месту выхода. Суффикс «-итин» в основе — характерный признак именно такой модели, а не прозвищного или именного происхождения.

Если принять версию о Белёве, то фамилия указывает на предка — выходца из этого древнего города на Оке. Белёв известен с XII века, был центром удельного княжества, а его жители нередко переселялись в другие земли, особенно в ходе освоения южных окраин. Фамилия Билевитинов могла закрепиться за потомками одного такого переселенца. В современных справочниках фамилия встречается крайне редко, в основном в центральных и южных областях России, что косвенно подтверждает её локальные корни. В написании через «и» могла сказаться местная манера произношения или ошибка писаря, но со временем этот вариант стал самостоятельным.