Фамилия Филилеев — редкий случай в русской ономастике, где за основу взято не имя и не прозвище, а церковное слово с греческим корнем. В основе лежит греческое «филиа» — «дружба, любовь» и «леос» — «народ». Получается «филилеос» — «друг народа» или «народолюб». В православной традиции так могли называть человека, который при крещении получил редкое каноническое имя Филилей — оно встречается в святцах, но никогда не было распространённым.

Образование фамилии простое и прозрачное: к основе Филилей добавили типичный русский суффикс принадлежности -ев (после мягкого согласного). Формально это патроним: Филилеев буквально значит «сын Филилея». Суффикс -ев, а не -ов, указывает, что имя оканчивалось на мягкий или шипящий звук — здесь на «й» (Филилей). Такая модель характерна для фамилий, возникших в среде духовенства и посадских людей в XVII–XVIII веках.

Скорее всего, Филилеев — фамилия не крестьянская, а церковная или семинарская. Священники и дьячки нередко получали фамилии от имён святых, причём не от популярных (Иван, Пётр), а от редких, вроде Филилея. Второй вариант: фамилию могли дать в духовном училище выпускнику, который отличался «народолюбием» — такое «говорящее» прозвище искусственно прикрепляли к семинаристам. В любом случае, носитель фамилии, скорее всего, потомок человека, так или иначе связанного с церковной средой.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным губерниям России. В дореволюционных переписях Филилеевы изредка встречаются в Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниях, но массового распространения не получили. Сегодня это очень редкая фамилия, что подтверждает её «кабинетное» происхождение — искусственные семинарские фамилии часто оставались внутри узкого круга.

В написании фамилии возможен вариант Филелеев — с пропуском одного «и» или с перестановкой гласных. Но исходная форма Филилеев точнее отражает греческую этимологию. Сравните с однокоренной фамилией Филиппов (от имени Филипп — «любящий коней»): там корень «филипп-», а здесь «филил-» — разная основа, хоть оба слова восходят к греческому «филео» (любить).