Фамилия Билионов — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. На первый взгляд она напоминает фамилии на -ов, образованные от прозвищ или имен на -он: Билион, Билионок. Однако корень «Бил-» сразу отсылает к глаголу «бить» или существительному «било» (металлическая доска или брус, в который бьют, подавая сигнал). Самая вероятная версия: в основе фамилии лежит прозвище Билион — человека, который бил в било, то есть сторожа или церковного звонаря. В старину било заменяло колокол в небольших храмах и монастырях, и должность бильщика (билича) была известна с древнерусских времен.

Суффикс -онов в этой фамилии — вариант более распространенного -ов, появившийся в результате фонетических процессов: в говорах после мягких согласных «о» переходило в «ё», а на письме закреплялось как «е». То есть Билионов — это «сын Билиона», и ударение здесь падает на второй слог: Билио́нов. Встречается и написание Билионнов с двумя «н», но оно ещё реже и, скорее всего, возникло под влиянием фамилий вроде Миллионов, где удвоение осмысленно.

Если отбросить «звонкую» версию, остаётся маловероятная: связь с личным именем Вилион (от греческого «вилио» — желание) через диалектное «в»/«б». Но никаких документальных подтверждений такому переходу в русской ономастике нет. Также не стоит путать фамилию с тюркскими корнями: в татарском «билион» означает «знающий», но это слово заимствовано из русского «миллион» и не имеет отношения к старым прозвищам.

География фамилии крайне узкая. Билионовы встречаются в основном на юге России — в Ростовской области и Краснодарском крае, а также единично в Сибири, куда могли переселиться в ходе столыпинской аграрной реформы. Среди дворянских родов фамилия не числится, в дореволюционных справочниках не упоминается. Скорее всего, это фамилия поздняя, крестьянская, закрепившаяся в XIX веке. Один из немногих известных носителей — советский военный лётчик Иван Билионов, участник Великой Отечественной войны, но его биография не даёт дополнительных сведений о происхождении фамилии.

Таким образом, Билионов — фамилия-профессия, связанная с церковным бытом или сторожевым делом. Она не имеет отношения к деньгам (миллионам) и не является иноязычной. Её редкость объясняется тем, что прозвище Билион было локальным и не перешло в массовые фамилии, как, например, Пономарёв или Звонарёв.