Фамилия Гилерсон — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение почти наверняка не связано с русской словообразовательной моделью. В ней нет привычных суффиксов -ов, -ин или -ский, которые указывали бы на принадлежность отцу или местность. Основа «Гилер» и окончание «-сон» выдают западное, скорее всего, еврейское (ашкеназское) происхождение.

Компонент «-сон» (или «-зон») в еврейских фамилиях означает «сын» — аналог славянского «-ович». Основа «Гилер» восходит к мужскому личному имени Гилель (ивр. הלל — «восхваление», «славящий Бога»). Это имя носил один из величайших законоучителей эпохи Второго Храма, и оно было распространено у евреев Восточной Европы. Таким образом, Гилерсон — это патроним: «сын Гилеля». Фамилия образовалась по модели, типичной для идиша и немецкого языка, где к имени отца добавляли суффикс принадлежности.

В Российской империи такие фамилии встречались в черте оседлости — на территории современных Украины, Беларуси, Литвы и Польши. Носители фамилии Гилерсон, вероятно, происходят из местечек Волынской, Подольской или Киевской губерний. Сословно они могли принадлежать к мещанству или купечеству — еврейское население в основном занималось ремеслом, мелкой торговлей или арендаторством.

Есть и менее вероятная, но любопытная версия: фамилия могла возникнуть как германизированная форма от славянского прозвища «Гиляр» или «Гилер», связанного с диалектным глаголом «гилить» (насмехаться, дразнить). Однако в этом случае мы бы ожидали окончание «-ов» или «-ин», а не «-сон». Поэтому основная и самая правдоподобная гипотеза — еврейский патроним от имени Гилель.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается в разных написаниях: Гилельсон, Гилерсон, Гилясон — это результат вариативного произношения и записи в канцеляриях. Сегодня фамилия остаётся малочисленной, но её носители живут в России, Израиле, США и Германии, сохраняя память о предке, которого звали Гилель.