Фамилия Ильгинов — редкая и её происхождение не лежит на поверхности. Скорее всего, она образована от тюркского имени Ильгин (İlgin), которое состоит из двух корней: «иль» (страна, народ, родина) и «гин» (широкий, обширный). В вольном переводе имя может означать «широкий, как страна» или «вместительный, как народ». Встречается оно у татар, башкир, казахов и некоторых других тюркских народов. Если так, то предок носителя этой фамилии был назван Ильгином, а его потомки получили отчество в русской форме — Ильгинов, то есть «сын Ильгина».

Однако есть и другая, менее очевидная версия. Суффикс «-ин» в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность к матери или к прозвищу, оканчивающемуся на согласный. Но здесь основа «Ильгин» сама по себе звучит как уже готовая фамилия или имя. Возможно, Ильгинов — это русифицированная форма исходной тюркской фамилии Ильгин, к которой добавили русский суффикс «-ов» по аналогии с другими фамилиями, но в процессе адаптации он слился с окончанием. Такое случалось при переселении народов и записи в документах: писарь мог записать «Ильгин», а потом, при следующей переписи, добавить «-ов» для единообразия, получив «Ильгинов».

Географически фамилия тяготеет к Поволжью, Уралу и Западной Сибири — регионам, где исторически жили татары и башкиры. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном или родовом характере. Социально носители фамилии могли быть крестьянами, ремесленниками или служилыми людьми из тюркской среды, принявшими православие или сохранившими ислам, но вошедшими в русскую сословную систему.

С точки зрения словообразования, это пример того, как тюркское личное имя перешло в русскую фамилию через отчество. Если сравнивать с однокоренными, то родственными можно считать фамилии Ильгин (без суффикса) и Ильгинский (с польским или шляхетским оттенком), но Ильгинов — самая «русская» по форме.