Фамилия Чайлиян — редкий случай в русском ономастиконе. Её происхождение не славянское, а армянское, и образована она по восточно-армянской модели с суффиксом -ян. Этот суффикс (в классической орфографии -янц) означает принадлежность к роду, происхождение от предка. Поэтому Чайлиян дословно можно перевести как «из рода Чайлия» или «потомок Чайлия».

Основа фамилии — личное прозвище или имя Чайли. Скорее всего, оно восходит к тюркскому слову «чайлы» — «имеющий чай», «чайный», либо к армянскому слову «чай» (в значении «чай» как напиток) с тем же смысловым оттенком. В армянской среде прозвища, связанные с чаем, могли давать торговцам чаем, владельцам чайных лавок или просто людям, любившим этот напиток. Вторая версия, менее вероятная, но возможная — от имени Чайли как уменьшительной формы от армянского имени, например, от Чарли или Чак (хотя это уже заимствования).

В русской среде фамилия Чайлиян появилась относительно поздно, в основном в XIX — начале XX века, в связи с миграцией армянского населения в города Российской империи. Географически она тяготеет к югу России, Краснодарскому краю, Ростовской области, а также к Москве и Санкт-Петербургу, где сформировались армянские диаспоры. Важно отметить, что в дореволюционных записях фамилия могла писаться иначе: Чайліян, Чайлиан, Чайльян — вариации объясняются передачей армянской фонетики средствами русской графики без единого стандарта.

Сословного барьера у фамилии нет: её носителями могли быть и купцы, и ремесленники, и крестьяне. Встречается она и в среде армян-григориан, и у армян-католиков. Единственное, что объединяет всех Чайлиянов — это армянские корни и связь с родом, уходящим в историю Закавказья.