Фамилия Ильинов образована от мужского крестильного имени Илья — русской формы древнееврейского имени Элиягу (Eliyahu). В буквальном переводе оно означает «мой Бог — Господь», то есть «мой Бог — Бог истинный». Это имя пришло на Русь вместе с христианством и быстро стало одним из самых распространённых: достаточно вспомнить Илью-пророка, одного из почитаемых ветхозаветных святых.

Словообразовательная модель фамилии нестандартна. Обычно от имени Илья образуют фамилии с суффиксом -ин (Ильин) или -ев (Ильев). Но здесь мы видим суффикс -ов, присоединённый к основе «Ильин». Такая двойная модель встречается реже и указывает на то, что фамилия могла сформироваться не напрямую от имени, а от отчества или прозвища Ильин. Проще говоря, Ильинов — это «внук Ильина», то есть потомок человека, которого звали Ильин (сын Ильи). Подобные «вторичные» фамилии на -ов характерны для северных и центральных регионов России, где патронимы нередко закреплялись в третьем поколении.

В ономастических трудах, например в работах Б. Унбегауна, описывается, что фамилии на -инов могли возникать, когда исходное отчество на -ин уже не воспринималось как фамилия и требовало дополнительного суффикса для чёткой родовой идентификации. Таким образом, Ильинов — это не просто «сын Ильи», а скорее «из рода Ильиных».

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и некоторым областям Центральной России, хотя точных статистических данных по сословной принадлежности предков нет. Скорее всего, первые носители фамилии были крестьянами или посадскими людьми, поскольку в дворянской среде такие «двойные» фамилии встречались реже. Если вам встретился вариант с ударением на второй слог (Ильи́нов), это может говорить о местном произношении или о более позднем закреплении ударения в документах.