Фамилия Ильдеменова — редкий пример, где географический корень перевешивает антропонимический. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров) или прозвищ, эта фамилия почти наверняка происходит от названия населённого пункта — села Ильдеменово в Ивановской области. Следовательно, её носители — потомки выходцев из этого конкретного места.

Само название Ильдеменово, скорее всего, восходит к мордовскому (эрзянскому) или тюркскому корню. В финно-угорских языках есть имя Ильдема или Ильдемас, которое могло быть личным именем первопоселенца. Версия с тюркским происхождением менее вероятна, но не исключена: основа «ильдем» (быстрый, проворный) могла стать прозвищем, которое затем закрепилось за селом. В любом случае, исходное слово — не славянское, что делает фамилию маркером древних межэтнических контактов в Верхнем Поволжье.

Форма Ильдеменова — женская, от мужской Ильдеменов. Суффикс -ов указывает на принадлежность: буквально «чей?» — Ильдеменов, то есть потомок человека, связанного с Ильдеменовым. Модель образования типична для русских фамилий, но основа нетипична, что сразу выделяет фамилию из ряда стандартных «географических» фамилий вроде Тамбовцев или Рязанов.

География бытования узкая: основное ядро носителей — Ивановская область, а также соседние Владимирская и Нижегородская. Встретить Ильдеменову за пределами этого региона — редкость, что подтверждает версию о происхождении от одного села, а не от широко распространённого прозвища. Социальный состав предков, скорее всего, крестьянский: выходцы из Ильдеменова, которые при переписи получали фамилию по месту выхода.

Важно не путать с фамилиями на -инов (Ильдеменинов). Суффикс -ен- в основе Ильдеменов — часть топонима, а не указание на отчество. То есть фамилия не означает «сын Ильдемена», а «выходец из Ильдеменова». Эта тонкость отличает её от массы фамилий, образованных от личных имён, и даёт более точную привязку к истории конкретной местности.