Фамилия Гильмханова — женская форма, образованная от мужской фамилии Гильмханов. Это типичная фамилия тюркского происхождения, распространённая среди татар и башкир. Её основа — составное арабское имя Гильмхан, которое состоит из двух частей: «гильм» (знание, наука) и «хан» (владыка, правитель). В буквальном смысле имя можно перевести как «повелитель знаний» или «владыка учёности». Такие имена были популярны в мусульманских семьях Поволжья и Приуралья, где ценили образованность и давали детям имена с религиозным или философским подтекстом.

Словообразовательная модель здесь простая: к основе имени Гильмхан добавляется русский патронимический суффикс -ов, который в тюркских фамилиях закрепился в XIX–XX веках после перехода на русскую систему фамилий. Суффикс -а в окончании указывает на принадлежность женщине. Мужская форма — Гильмханов — встречается чаще, но женская тоже зафиксирована в документах и бытует в семьях, где фамилия передаётся по мужской линии.

С точки зрения географии, фамилия Гильмхановы — не массовая, но довольно узнаваемая в Татарстане, Башкортостане и среди татарской диаспоры в других регионах России. Встречаются варианты написания: через «е» (Гильмханов) или с ударением на второй слог. Поскольку имя Гильмхан — редкое даже для тюркского именника, фамилия сохраняет отчётливую связь с конкретным предком, носившим это имя. Скорее всего, родоначальник был уважаемым человеком — муллой, учителем или знатоком религиозных наук, раз его назвали «повелителем знаний».

Есть версия, что вторая часть имени — «хан» — могла указывать не на титул, а на происхождение из знатного рода, но для крестьянских и мещанских фамилий это маловероятно. Чаще «хан» в составе имени служило просто уважительным компонентом, подчёркивающим достоинство. Фамилия не имеет отношения к русским дворянским родам — она возникла в среде мусульманских народов, которые получили фамилии по отцу после реформ XIX века.