Фамилия Гилмиева — яркий пример фамилии, образованной от личного имени тюркского происхождения. В её основе лежит мужское имя Гилми, которое восходит к арабскому слову «ильм» (знание, наука). Таким образом, имя Гилми можно перевести как «знающий», «учёный» или «просвещённый». В татарской и башкирской среде, где эта фамилия встречается чаще всего, имя Гилми (или Гыйльми) было распространённым, особенно среди людей, ценивших образование и религиозную грамотность. Прибавка суффикса -ева указывает на принадлежность к роду: Гилмиева — дочь или жена человека по имени Гилми.

Модель образования фамилии — патронимическая, то есть по отцу. Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких согласных) — типичный для русских фамилий, но в данном случае он прикрепился к тюркскому корню. Это говорит о том, что фамилия оформлялась уже в русскоязычной среде, скорее всего, в XIX–XX веках, когда татары и башкиры получали фамилии по документам. Интересно, что в татарском языке ударение чаще падает на последний слог, поэтому фамилия звучит как Гилмиева́, а не Гилми́ева, хотя в русском произношении возможны варианты.

Географически фамилия Гилмиева распространена в Татарстане, Башкортостане, а также в соседних регионах Урала и Поволжья. Встречается она и среди казахских родов, но там её носителями могут быть потомки татарских переселенцев. Сословно предки Гилмиевых чаще всего относились к крестьянам или мещанам, но не исключено, что некоторые ветви происходили от мулл или учителей (мугаллимов), что напрямую перекликается со значением имени.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичную форму имени Гилми, тогда как многие подобные основы со временем трансформировались в более привычные Гилманов, Гильмиевых или даже Ильмиевых. Поэтому Гилмиева — это более прямая, «необрезанная» связь с именем предка, без дополнительных суффиксов в самой основе.