Фамилия Ильчевская — женская форма фамилии Ильчевский, и её разговорный вариант Ильченко встречается гораздо чаще. Чтобы понять происхождение, нужно разобрать модель: суффикс -евск-/-овск- типичен для польских, украинских и белорусских фамилий, образованных от названий мест (сел, усадеб). Ильчевский — это «тот, кто родом из Ильчева» или «владелец Ильчева». На карте Украины есть несколько сел с названием Ильчев, например, в Винницкой и Хмельницкой областях. Основа Ильч — это, скорее всего, народная форма крестильного имени Илья (древнееврейское Илия — «мой Бог Яхве»). В говорах имя Илья нередко менялось на Илько, Ильч, отсюда и прозвище Ильч, которое могло закрепиться за человеком, а затем перейти в название деревни.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: фамилия могла образоваться от прозвища Ильч, которое давали упрямому или своенравному человеку (от диалектного «ильчить» — спорить, перечить). Однако для фамилий на -ский/-цкий такая бытовая основа нетипична: чаще всего они указывают на географию, а не на характер. Поэтому основной путь — от названия населённого пункта, а тот — от имени Илья.

С точки зрения сословной принадлежности, фамилии с суффиксом -ский в XVIII–XIX веках часто носили польская шляхта, украинская казацкая старшина или духовенство. Если предки Ильчевских были из мелкопоместных дворян или священников, фамилия могла закрепиться именно через топоним. В любом случае, корень один — Илья, библейское имя, которое давало множество производных: Ильин, Ильюшин, Ильченко. Ильчевская стоит в этом ряду как вариант, привязанный к конкретному месту.

Написание с -ч- (а не Ильковская) указывает на мягкость корня в народном произношении. В документах фамилия могла фиксироваться и как Ильчевский, и как Ильчевская (для женщин), и даже как Ильчевской — в старой орфографии. Встречается она преимущественно на западе Украины и в южных регионах России, куда переселялись крестьяне в XIX веке.