Фамилия Гильмановы происходит от распространённого у мусульман имени Гильман (диалектальные варианты: Гильмай, Гильмуш, Ильман, Альман). В переводе с арабского у него два значения: «мальчики, мальчик» или «работники, рабы; служители рая». Родители, называя сына Гильманом, желали ему стать достойным мусульманином. Словообразовательная модель проста: к восточному имени добавили русский патронимический суффикс -ов, который отвечает на вопрос «чей?» и указывает на принадлежность к роду человека по имени Гильман.

Своими корнями фамилия уходит в XV–XVII века, когда тюркские имена активно проникали в русскую среду. Это связано с историческим фактом: многие дворяне в России были нерусскими по происхождению — выходцами из Золотой Орды, от печенегов или половцев. Сведения о восточном происхождении фамилии Гильмановы считаются точными и подтверждаются соответствующим именем родоначальника.

Существует и другая, менее правдоподобная версия — о еврейском происхождении. Согласно ей, фамилия восходит к двум основам: мужскому имени Гиль (с иврита — «радость») и немецкому слову Mann («муж, мужчина»). Однако эта гипотеза слабая: соединение семитского корня с немецким в одной фамилии — случай редкий и плохо подтверждённый документально.

Среди известных носителей фамилии — советский футболист и тренер Раис Анварович Гильманов (р. 1957) и оперный певец, солист Большого театра, бас Валерий Гильманов.