Фамилия Ильхман — редкий случай, когда можно почти наверняка определить её происхождение, не заглядывая в архивные метрики. Она явно немецкая или еврейская (ашкеназская) и образована по модели, типичной для немецкоязычного ономастикона: личное имя + компонент -ман («человек», «мужчина»).

В основе лежит уменьшительная или обиходная форма имени Илья — Ильх (Ilch). В восточноевропейском идише и немецких диалектах имя Илья (Elias) нередко сокращалось до Ильх, а затем к нему прирос фамильный суффикс. Таким образом, Ильхман — это «человек Ильи», то есть сын или слуга Ильи. Если разбирать по немецкой модели, прозвище могло закрепиться за тем, кто жил или работал у человека по имени Ильх.

Куда сложнее определить, через какой язык фамилия попала в русскую среду. Самая вероятная версия — немецкие колонисты, приглашённые Екатериной II. В Поволжье, Причерноморье или на Волыни фамилия могла писаться как Ilchmann, а по-русски её записали как Ильхман. Вторая версия — еврейская. В черте оседлости (Украина, Беларусь) фамилии на -ман давали по имени отца или по занятию. В этом случае Ильхман — патроним от имени Илья в идишском произношении.

Географически фамилия редкая. Основные следы ведут в Одесскую и Запорожскую области Украины, а также в Саратовскую область — бывшие немецкие колонии. Встречается она и у евреев-ашкеназов, эмигрировавших в начале XX века в США и Аргентину.

Важный нюанс: в русском языке фамилия не склоняется по правилам иноязычных фамилий на согласный, если носитель — мужчина (Ильхман, Ильхмана), и не склоняется, если носитель — женщина (Анна Ильхман). На письме её иногда путают с фамилией Ильман (от Илья или от тюркского «иль» — страна), но разница в корне принципиальна: Ильхман прямо указывает на конкретное имя Илья.