Фамилия Илишаева — женская форма, а мужская — Илишаев. В её основе, скорее всего, лежит тюркское личное имя Илиш. Такие имена были распространены у многих тюркских народов (татар, башкир, чувашей) и обычно образованы от корня «ил» — «страна», «народ» или «мир». Имя Илиш могло быть как полноценным, так и уменьшительной формой более длинного имени, например, Ильдар или Ильгиз. Суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или на «й»: Илиш + ев. Модель образования типична для русских фамилий, возникших в среде крещёных тюркских народов: к имени отца добавляли притяжательный суффикс, и «Илишаев» означало «сын Илиша».

Интересная деталь — ударение. В большинстве случаев оно падает на второй слог: Или́шаева. Но возможны варианты в зависимости от местной говоры, так как фамилия бытует преимущественно в регионах Поволжья и Приуралья, где смешаны русские и тюркские языковые нормы. Если же корень восходит к арабскому имени Илиас (русская форма — Илья), то фамилия могла бы звучать как Ильясов или Илиасов, а Илишаев — это, скорее, местная фонетическая адаптация, где «ш» появилось в результате оглушения или диалектного произношения.

Вторая, менее вероятная версия — прозвищное происхождение от глагола «илишаться» в некоторых говорах (значение могло быть связано с «мешкать», «задерживаться» или «лениться»). Но эта гипотеза слабая, так как прозвища на -ша обычно образуются от имён, а не от глагольных основ. Поэтому версия с тюркским именем Илиш остаётся основной.

Сословная принадлежность предков Илишаевых могла быть разной: от государственных крестьян до служилых татар, которые после присоединения Казанского и Астраханского ханств переходили на русскую службу и получали фамилии по отцу. Чёткой географической привязки у фамилии нет, но чаще всего её носители встречаются в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях.