Фамилия Гилилов образована от имени Гилил. Это диалектная, народная форма мужского тюркского имени Галил, которое, в свою очередь, восходит к арабскому корню со значением «жаждущий». В переносном смысле имя могло означать «тот, кто жаждет знаний» или «стремящийся к чему-либо». Таким образом, фамилия указывает на потомка человека по имени Гилил.

По суффиксу -ов это типичная русская фамилия, закрепившаяся в среде, где имя Гилил было в ходу. Вероятнее всего, фамилия имеет тюркские корни и могла возникнуть в среде татар, башкир или других народов, исповедующих ислам, а затем распространиться среди русского населения. Модель образования проста: к основе имени добавили патронимический суффикс, обозначающий принадлежность («чей?» — Гилилов сын).

Самый известный носитель фамилии — Илья Михайлович Гилилов (1924—2007). Он был советским и российским литературоведом, крупным шекспироведом. С 1989 по 1999 год занимал пост ученого секретаря Шекспировской комиссии при Российской академии наук. Его научные работы посвящены истории английской культуры XVI—XVII веков, что делает фамилию заметной в академической среде, далекой от её тюркского происхождения.

Других массовых сведений о географии фамилии или её распространении по сословиям нет — это редкая фамилия, не образующая обширных родовых гнезд. Её уникальность как раз в контрасте между восточным именем-основой и русским суффиксом, а также в том, что самый яркий её представитель изучал западноевропейскую культуру.