Фамилию Ильичёв (и её вариант Ильичев) чаще всего разбирают как отчество второго порядка. Это значит, что она образована не напрямую от имени Илья, а от промежуточной формы — отчества Ильич. Ильичёв — это буквально «сын Ильича» и «внук Ильи». Такая трёхступенчатая модель (Илья → Ильич → Ильичёв) встречается реже, чем простые отчества на -ов, и указывает на более позднее закрепление фамилии, когда патроним на -ич уже воспринимался как основа.

Мужское имя Илья — русская форма древнееврейского Элияху, которое переводят как «мой Бог — Господь» или «мой Бог — Бог истинный». В христианской традиции это имя закрепилось через пророка Илию, поэтому оно было широко распространено на Руси после Крещения. Фамилия на его основе могла возникнуть в любой местности, где имя было популярно, и точное место назвать трудно.

Отдельного внимания заслуживает суффикс -ич в основе фамилии. Хотя в русском языке отчества на -ич (Ильич, Петрович) стали почётной формой, фамилии на -ичев чаще связывают с белорусскими или украинскими землями. В этих регионах модель «имя + -ич + -ев» была обычным способом образования фамилий, тогда как в великорусских говорах чаще использовали суффикс -ов напрямую (Ильин, Ильюшин). Поэтому Ильичёвы могли происходить из западных или юго-западных областей Российской империи.

Документальные следы фамилии встречаются в Памятных книгах губерний. В Книге памяти Самарской области записан Ильичёв Алексей Михайлович (1889 г.р.) из села Кинель-Черкассы. Там же упоминается служащий Ильичёв Дмитрий Иванович (1880 г.р.) из Ардатова. В Пензенской области — пожарный Ильичёв Пётр Анисимович (1924 г.р.) со станции Андреевка Неверкинского района. Эти записи показывают, что носители фамилии были выходцами из разных сословий — от крестьян до служащих, что подтверждает широкое бытование фамилии в Поволжье.

Разобраться с точным временем появления фамилии у конкретной ветви можно только по архивным метрическим книгам и ревизским сказкам — единой даты для всех Ильичёвых не существует.