Фамилия Ильеня образована от разговорной формы крестильного мужского имени Илья. Само имя Илья восходит к древнееврейскому Элияху, что означает «мой Бог — Господь», то есть «мой Бог — Бог истинный». В русской народной среде имя Илья давало множество производных, уменьшительных и обиходных вариантов — Ильюша, Илька, Ильеня. Последний и лёг в основу фамилии.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: суффикс -еня характерен для западнорусских и белорусских говоров, где он использовался для образования ласкательных или просторечных форм имён (сравните: Гаврила — Гавриленя, Макар — Макареня). Фамилия Ильеня застыла в форме именительного падежа, без дальнейшего присоединения типичных русских суффиксов -ов или -ин. Такие «неоформленные» фамилии встречаются реже, чем патронимические на -ов, и указывают на то, что прозвище или имя отца закрепилось за потомками как родовое прозвание без изменений.

Географически фамилия Ильеня тяготеет к западным регионам России, особенно к Смоленской, Брянской областям, а также к Беларуси. В этих краях модель фамилий на -еня встречается гораздо чаще, чем в центральной или северной России. Если предки носителя фамилии были крестьянами или мещанами, то в документах их могли записать просто по имени отца: «Ильеня» — сын Ильи. Со временем это прозвание перешло в наследственную фамилию.

Стоит отметить, что фамилия Ильеня не является массовой и распространённой. Это одна из тех редких фамилий, которые сохранили живую народную форму имени почти без изменений. В отличие от фамилий Ильин или Ильиных, которые образованы через суффикс принадлежности, Ильеня — это прямое прозвище, которое носил родоначальник.