Фамилия Ильманов принадлежит к числу относительно редких, и её происхождение неоднозначно — ономасты предлагают две основные версии, связанные с разными культурными традициями.

Первая и наиболее очевидная версия выводит фамилию из христианского имени Илья. В просторечии имя Илья могло приобретать народные формы: Илька, Илюха, Ильман. Суффикс «-ман» в данном случае — не тюркский, а диалектный русский способ адаптации имени, характерный для некоторых северных и сибирских говоров. Таким образом, Ильман — это «свой», домашний вариант имени Илья. Фамилия, образованная от него с помощью патронимического суффикса «-ов», означает «сын Ильмана», то есть потомка человека, которого в быту звали Ильманом. Илья — имя древнееврейского происхождения, означающее «крепость Господня» или «мой Бог — Яхве», и на Руси оно было одним из самых почитаемых благодаря пророку Илье.

Вторая версия связывает фамилию с тюркским или арабо-мусульманским миром. Имя Гильман (Гилем, Ильман) восходит к арабскому «гульям» — «юноши, мальчики» или, в более возвышенном толковании, «служители рая» (гурии для праведников). В тюркских языках, особенно у татар и башкир, звук «г» в начале слова часто редуцируется или переходит в «и», поэтому Гильман легко превращался в Ильмана. Контакты славян с тюрками, начавшиеся ещё в эпоху Волжской Булгарии, привели к взаимопроникновению имён, и фамилия Ильманов могла возникнуть в среде крещёных татар или в смешанных русско-тюркских семьях.

Выбор между этими версиями зависит от региона бытования фамилии. Если носители сосредоточены в Поволжье, Приуралье или Сибири, версия о тюркском происхождении выглядит более правдоподобной. Если же фамилия встречается в центральных областях России, скорее всего, перед нами редкая народная форма имени Илья.

Словообразовательная модель проста: основа «Ильман» плюс типичный русский суффикс «-ов», указывающий на принадлежность роду. Встречаются также варианты написания с одной «н» (Ильманов) или с удвоенной (Ильманнов), но нормативным считается первый вариант.