Фамилия Ильмацаль — редкий пример, где исходное слово, лёгшее в основу, почти не оставило следов в современном русском языке. Скорее всего, она восходит к прозвищу или профессиональному обозначению, связанному с немецким словом «Ilm» (Ильм) — так называется река в Тюрингии, а также старинное название вяза (дерева). Вторая часть «-цаль» с большой вероятностью происходит от немецкого «Zahl» (число, счёт) или от глагола «zahlen» (платить). Таким образом, перед нами сложная фамилия немецкого происхождения, образованная слиянием двух корней.

Наиболее правдоподобная версия: Ильмацаль — это искажённая немецкая фамилия Ilmazahl или Ilmzahl, которую в русской среде переосмыслили и записали на слух. Она могла означать «плательщик с Ильма» (то есть человек, живший на реке Ильм и плативший подать) или «счётчик вязов» (лесной обходчик, учитывающий деревья ценной породы). Второй вариант менее вероятен, но исключать его нельзя: в немецких диалектах слово «Ilm» как «вяз» было распространено, а «Zahl» в значении «число» могло указывать на человека, ведущего учёт лесных угодий.

Словообразовательная модель для русского уха необычна: фамилия не имеет типичных славянских суффиксов (-ов, -ин, -ский). Это прямое заимствование сложного немецкого слова, которое в России воспринимали как цельное прозвище. По сути, Ильмацаль — это фамилия-гибрид, где географическая или ботаническая основа соединилась с финансовым или учётным термином. Встречаемость фамилии крайне низкая: по открытым данным, носители сосредоточены в нескольких регионах России, куда в XVIII–XIX веках переселялись немецкие колонисты — например, в Поволжье или на юге Украины.

Известных исторических личностей с такой фамилией нет, что типично для редких фамилий, не попавших в дворянские родословные книги. Вероятнее всего, предки носителей Ильмацаль были ремесленниками, мелкими чиновниками или лесными сторожами в немецких поселениях. Фамилия сохранилась в почти неизменном виде, что говорит о поздней фиксации в документах — скорее всего, в XIX веке, когда немецкие фамилии записывали по звучанию, не всегда понимая их смысл.