Фамилия Гилоев — редкий случай, когда географический корень почти наверняка перевешивает антропонимический. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от крестильных имён или прозвищ, здесь основа, скорее всего, топонимическая: Гило — это село в Северной Осетии (Алагирский район). Жителя этого села в русской среде и называли Гилоевым, то есть «выходец из Гило». Такой способ образования — по названию места жительства с помощью суффикса -ев — типичен для фамилий, возникших на Кавказе в XIX–XX веках, когда осетины, чеченцы и ингуши получали паспорта и записывались по аулу.

Модель «основа + -ев» здесь работает так же, как в фамилиях Дурнов, Цалиев или Гуриев: корень — название села, суффикс — показатель принадлежности. В осетинском языке село Гило (Гило, Гилойы хъæу) звучит как «Гило», и прилагательное от него — «гилойаг» («гиловский»). Русская администрация упростила эту форму до Гилоев, отбросив осетинский суффикс принадлежности. Альтернативная версия — от личного имени Гило (возможно, усечённая форма от Георгий или Гиви) — менее вероятна, так как имя Гило не зафиксировано в осетинских святцах и бытует именно как топоним.

Фамилия почти не встречается за пределами Северной Осетии и соседних регионов. По данным переписей, основная масса Гилоевых сосредоточена в Алагирском и Пригородном районах, а также во Владикавказе. Это указывает на то, что фамилия молодая и локальная: она не успела широко разойтись по стране. Сословно предки Гилоевых, скорее всего, были осетинскими крестьянами-горцами, которые в XIX веке числились государственными или помещичьими крестьянами, а после реформ 1860-х годов — свободными сельскими обывателями.

Ударение в фамилии — на второй слог: Гило́ев. Изредка встречается вариант Гило́ев-Гило́ев (с повтором), что характерно для осетинских фамилий, где удвоение подчёркивает родовую принадлежность. В целом, Гилоев — это не загадка, а прозрачная «фамилия-прописка», которая прямо говорит: предок родом из осетинского села Гило.