Фамилия Чилнинцев образована по характерной для русского Севера и Сибири модели с суффиксом -ев, указывающим на принадлежность. Основа фамилии — топоним Чилна (Чилна). В документах XVII–XVIII веков упоминается деревня Чилна в бывшем Оханском уезде Пермской губернии (ныне территория Пермского края). Жителя такой деревни называли «чилнинец» — то есть выходец из Чилны. Суффикс -ин- в середине фамилии (Чилнин-цев) типичен для обозначения жителя по названию места: ср. пермич — пермяк, но перминец — житель Перми Великой. Здесь «чилнинец» — человек из Чилны, а Чилнинцев — его сын, потомок.

Само название Чилна, скорее всего, восходит к диалектному слову «чилна» — так в пермских говорах называли узкую и длинную полосу земли, клин, либо протоку, ручей. Такое название могли дать деревне, стоящей на узком мысу или у небольшой речки. Встречается и вариант Челна — от «челн» (лодка), но для формы Чилна более вероятно именно географическое прозвище по форме участка.

Фамилия редкая и локальная. Её носители — потомки крестьян или посадских людей из северного Прикамья. В переписях XVIII века в Оханском уезде действительно фиксируются крестьянские семьи с фамилией Чилнинцевы — они жили в самой Чилне и окрестных деревнях. Позднее, с переселенческими потоками в Сибирь, фамилия встречается в Томской и Иркутской губерниях, но везде сохраняет связь с исходным пермским гнездом.

Сравнение с однокоренными фамилиями показательно: Челнаков, Челнинцев, Челнышев — все они отсылают к тем же топонимам на -на. Но Чилнинцев стоит особняком из-за узкой огласовки «и» вместо «е», что выдает севернорусское аканье или местный говор, где «и» и «е» могли смешиваться. Таким образом, фамилия не просто указывает на место, но и хранит следы живой речи предков — произносительный вариант, который не закрепился в литературной норме.