Фамилия Илеева — женская форма, мужская — Илеев. Она образована по самой распространённой в русской ономастике модели: от личного имени или прозвища с помощью патронимического суффикса -ев. Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — Илеев, то есть сын Илея. В основе лежит имя Илей, которое может быть как полным, так и усечённым вариантом.

Самая вероятная версия — происхождение от крестильного имени Илия (библейский Илья). В разговорной речи имя Илья часто сокращали до Илей, особенно в северных и поволжских говорах. Форма Илей могла возникнуть как звательный падеж (обращение «Илей!») или как диалектное произношение. Фамилии на -еев от Ильи встречаются нередко: Ильев, Илеев, Илюев — все они восходят к одному корню, просто в разных регионах имя склоняли по-своему. Илеевы, скорее всего, потомки человека по имени Илей (Илья).

Менее вероятная, но возможная версия — тюркское происхождение. В татарском, башкирском, казахском языках есть имя Илей (Илэй), означающее «народный», «относящийся к народу» (от «ил» — народ, страна). У народов Поволжья и Приуралья такие имена были распространены. Если предки Илеевых были крещёными татарами или башкирами, фамилия могла закрепиться именно в этой среде. Однако русская модель на -ев говорит о том, что фамилия обрусела и оформлена по русскому образцу.

Географически фамилия Илеева встречается в Поволжье (Татарстан, Башкортостан, Самарская, Ульяновская области), а также в северных регионах России. Это косвенно подтверждает обе версии: и севернорусское произношение имени Илья, и тюркские корни. Определить точно, какая из них верна для конкретной семьи, можно только по архивным документам — ревизским сказкам или метрическим книгам, где указано отчество первого носителя.

Сословная принадлежность Илеевых, скорее всего, крестьянская или мещанская. Фамилия не содержит дворянских суффиксов (-ский, -цкий) и не встречается в родословных книгах знати. Это рядовая русская или обрусевшая фамилия, которая закрепилась в XVII–XIX веках, когда крестьянам массово давали фамилии по отцу.