Фамилия Ильменская образована от прозвища Ильменский, которое, вероятнее всего, происходит от гидронима Ильмень - озеро в западной части Новгородской области. В него впадает около 50 рек, среди них наиболее крупные реки: Мста, Пола, Ловать с Полистью, Шелонь с Мшагой, Веренда и другие; из озера вытекает река Волхов, впадающая в Ладожское озеро. Также на берегах озера происходят основные события былин о Садко. Озеро известно также, как часть «Пути из варяг в греки». Существует много версий происхождения самого топонима, по одной из них он восходит к финно-угорскому Ilmeri, что означает «небо, воздушное пространство, небесные силы». Кроме того, по легенде о скифских князьях Словене и Русе (Сказание о Словене и Русе и городе Словенске), озеро названо во имя сестры их Илмеры. Существует еще версия происхождения названия от племени меря, проживавшего ранее на берегах озера. Некоторые исследователи трактуют название озера как форму литовского слова Limen («залив»). На карте Литвы Радзивилла 1613 г. на месте Каркинитского залива (между Крымом и Кинбурнским п-вом) стоит надпись Ильмень Озеро (Ilmen Lacus). Еще в одном месте пояснение к этому названию: «Каркинитский залив, который наши казаки предпочитают называть Ильмень озером». Таким образом, вполне вероятно, что основатель рода Ильменских родился и вырос на берегу этого озера. В результате, потомок человека, обладающего прозвищем Ильменский, со временем получил фамилию Ильменская.