Фамилия Чилиманова — женская форма, в основе которой лежит мужская фамилия Чилиманов. Её ядро — прозвище или нецерковное имя Чилиман. В русской ономастике это слово, скорее всего, связано с тюркскими корнями. Наиболее вероятная версия: от тюркского «чилим» — растение, вид табака, курительная трубка; или от «чили» — сорок, что в тюркских языках могло быть частью сложного имени (например, «сорок воинов»). Человек по прозвищу Чилиман мог быть курильщиком, торговцем табаком или обладателем какой-то внешней черты, напоминавшей трубку или стручок.

Менее распространённая, но возможная гипотеза — связь с гидронимом Чилим (озеро в Астраханской области) или с растением чилим (водяной орех). В таком случае фамилия указывала бы на место жительства предка — у озера или в местности, где рос этот орех.

Суффикс -ов- в фамилии Чилиманов — типичный русский патронимический формант, указывающий на принадлежность: «сын Чилимана». Модель образования стандартна для русских фамилий XVI–XVII веков, когда прозвища и имена на -ман (ср. Сулейман, Арман) легко обрастали русскими окончаниями. Встречаемость фамилии невысока, она тяготеет к южнорусским и поволжским регионам, где исторически сильны тюркские заимствования.

Таким образом, Чилимановы — потомки человека, носившего тюркское прозвище или имя, которое в русской среде было переоформлено по привычной модели. Фамилия недворянская, скорее крестьянская или мещанская, что подтверждается её отсутствием в дореволюционных родословных книгах.