Фамилия Илдыз — один из тех случаев, когда географическое происхождение очевиднее, чем значение. Это тюркская фамилия, и её основа — слово «йылдыз» (yıldız) — переводится как «звезда». В русской записи начальный звук «й» часто исчезает, отсюда форма Илдыз, а не Йылдыз. Встречается также вариант Ильдыз, где появился мягкий знак под влиянием русского произношения.

Фамилия не имеет славянских суффиксов (-ов, -ин, -ский), что сразу указывает на её позднее происхождение или на то, что она закрепилась в русскоязычной среде в неизменном виде. Такие фамилии типичны для народов Поволжья — татар, башкир, а также для крымских татар и народов Кавказа, где тюркские языки распространены. Носители фамилии Илдыз, скорее всего, происходят из татарской или башкирской среды, реже — из азербайджанской или турецкой.

Значение «звезда» в тюркской антропонимии многозначно. Это могло быть прозвище — например, так называли человека с яркой внешностью, «сияющего» или родившегося в ясную звездную ночь. В мусульманских культурах «звезда» — также символ удачи и высокой судьбы, поэтому имя или прозвище могло даваться с пожеланием счастливой жизни. Не исключено, что фамилия образована от личного имени Илдыз (Йылдыз), которое и сейчас бытует у тюркских народов как женское, реже мужское.

С точки зрения словообразования, фамилия Илдыз стоит в ряду таких же «чистых» основ, как Ай (луна), Кояш (солнце), Таш (камень). Отсутствие суффикса говорит о том, что она могла закрепиться в документах уже в XX веке, когда в СССР при паспортизации тюркские фамилии часто записывали в исходной форме, без русификации. Встречаемость фамилии невысока, она редка даже в Татарстане и Башкортостане, что делает её носителей носителями довольно узкого локального имени.