Фамилия Ильменев — редкий случай, когда географическое название прямо и без посредников стало основой для фамилии. В отличие от большинства «озёрных» фамилий (типа Озеров или Ильинский, где работает суффикс принадлежности или притяжательности), Ильменев образован от конкретного гидронима — Ильмень. Речь идёт об озере Ильмень в Новгородской области, одном из крупнейших в европейской части России, известном с древности. Человек, живший на его берегах или переселившийся оттуда, получал прозвище Ильмень, а его потомки — фамилию Ильменевы.

Суффикс -ев указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Ильменев, то есть сын Ильменя. Обратите внимание: если бы фамилия происходила от имени Илья, мы бы имели Ильин или Ильинский. Ильменев же жёстко привязан к озеру. Это не единственная фамилия от Ильменя: в документах XVII–XVIII веков встречаются Ильменский (указывает на местность, «с Ильменя»), Ильменев и даже Ильменов (с более редким ударным суффиксом). Все они — «озёрные», то есть описывают происхождение человека по месту жительства.

Вероятнее всего, предки носителей фамилии были крестьянами или рыбаками из окрестностей озера Ильмень. Новгородская земля исторически густо населена, и прозвища по географическим объектам там обычны. В отличие от фамилий, образованных от прозвищ по профессии или внешности, Ильменев не даёт информации о характере предка — только о его родине. Это фамилия-топоним, и её география бытования по сей день сконцентрирована на северо-западе России, особенно в Новгородской и соседних областях.

Слово «Ильмень» в древнерусском языке имело и нарицательное значение — так называли небольшое озеро, поросшее камышом, или заливной луг. Поэтому в теории прозвище Ильмень мог получить человек, живший у любого такого водоёма, а не только у знаменитого озера. Но основная масса носителей фамилии восходит именно к Новгородскому Ильменю — это подтверждается и частотностью, и историческими записями. Фамилия недвусмысленная, без спорных этимологий, и её значение прозрачно: «выходец с Ильменя».