Фамилия Филилеева — женская форма, а её мужской вариант Филилеев. В основе лежит имя или прозвище, которое восходит к греческому имени Филилей (от philos — «друг» и laos — «народ», то есть «друг народа»). Такие имена в древности давали с пожеланием человеку быть открытым и общительным. Однако в русской среде греческие имена часто переосмыслялись, и Филилей могло звучать как уменьшительное от более распространённого Филат или даже Филипп.

Суффикс -еев указывает на притяжательную модель: Филилеев — сын Филилея. В говорах и старых документах встречается вариант Филелеев, что подтверждает нестабильность произношения. Появление суффикса -еев (а не -ов) говорит о том, что основа заканчивалась на й или мягкий согласный, что редко для русских фамилий от имён на -ей.

Географически фамилия привязана к центральным и северным губерниям России. В переписных книгах XVII века упоминаются крестьяне Филилеевы в Вологодском и Костромском уездах. В этих краях имя Филилей действительно бытовало как самостоятельное, а не как сокращение.

В социальном плане Филилеевы — почти поголовно крестьяне и мещане. Дворянских ветвей с такой фамилией нет, что делает её типичным образцом «простонародной» ономастики. Интересно, что однокоренные фамилии — Филатов, Филин, Филиппов — гораздо чаще встречаются, а Филилеев остаётся редким, почти исчезнувшим вариантом. Современные носители, скорее всего, потомки тех самых крестьян из Заволжья.