Фамилия Иллювиев — редкий случай в русском ономастиконе. Её основа не имеет ничего общего с русскими корнями и указывает на искусственное, книжное происхождение. Скорее всего, её давали в духовных училищах и семинариях в XIX веке. Семинарские фамилии часто образовывали от латинских или греческих слов, чтобы придать будущему священнику или церковнослужителю «учёное» звучание. В основе фамилии лежит латинское слово «illuvies» — «грязь», «нечистоты», «нанос», «ил». В прямом смысле это слово означало смываемую водой грязь или наносной осадок.

В русской почве эта фамилия закрепилась, вероятно, не в бытовом значении «грязный», а как калька с более абстрактного понятия. В церковной среде латынь использовалась для создания благозвучных и «учёных» фамилий, и выбор корня мог быть связан с библейской символикой: «ил» или «прах» как напоминание о бренности земного, из чего человек создан и во что обратится. Однако не стоит исключать и иронию: в семинариях иногда давали фамилии «по контрасту» — например, смиренному или неопрятному ученику.

Суффикс -ев указывает на стандартную русскую модель образования притяжательных фамилий: Иллювиев буквально означает «сын Иллювия». Но в данном случае это не отчество от имени, а адаптация латинской основы к русскому окончанию. Сама основа «Иллювий» — это латинизированная форма, которую могли использовать как прозвище или псевдоним в духовной среде. Другой, менее вероятный вариант: фамилия могла возникнуть от прозвища «Иллювий» у человека, занимавшегося чисткой колодцев или канав, но для этого нет исторических подтверждений.

Встречаемость фамилии крайне низкая. Иллювиевы — это почти всегда потомки выпускников духовных семинарий, преимущественно из центральных и южных губерний Российской империи. Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то в России есть Иловы и Ильевы, но они происходят от других корней (от названия реки Иль или от имени Илья). Иллювиев стоит особняком — это чисто книжная, «семинарская» конструкция, которая почти не имеет аналогов в народной среде.