Фамилия Чилхачоян — армянская по происхождению, что видно по характерному суффиксу -ян (-янц), который в русской передаче часто упрощается до -ян. Суффикс указывает на принадлежность к роду: дословно — «из рода Чилхача» или «потомок Чилхача». Основа фамилии — прозвище или личное имя Чилхач, которое стоит разобрать отдельно, так как оно неочевидно для нерусского уха.

В армянском языке слово «чилхач» (ծիլխաչ) может быть составным. Первая часть — «чил» (ծիլ) — означает «росток», «побег», а в переносном смысле — «отпрыск», «потомок». Вторая часть — «хач» (խաչ) — переводится как «крест». Получается «росток креста» или «крестовый отпрыск». Возможно, прозвище дали человеку, связанному с церковью или монастырём: например, сыну священника, крестьянину, жившему у придорожного креста, или тому, кто родился на праздник Воздвижения Креста Господня. Однако есть и более бытовая версия: в армянских диалектах «чилхач» могли называть человека с характерным шрамом на лбу в форме креста или того, кто носил нательный крест на видном месте.

Географически фамилия Чилхачоян тяготеет к западным областям исторической Армении — к регионам, где говор на диалекте сохранял слово «чил» в значении «росток». После геноцида армян 1915 года носители фамилии расселились по диаспоре: их можно встретить в Армении, России, США и Франции. В русском языке фамилия склоняется как существительное мужского рода (Чилхачоян, Чилхачояна, Чилхачояну), женский вариант остаётся неизменяемым.

Редкость фамилии в том, что она не укладывается в типичные армянские профессиональные или топонимические модели (вроде Меликян, Ширакаци). Здесь за основу взято не ремесло и не место, а прозвище с символическим значением, что встречается реже. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Хачатрян (от «хач» — крест) или Чилингарян (от «чилинг» — росток), — Чилхачоян оказывается гибридной формой, соединившей обе смысловые линии в одной основе.