Фамилия Ильмндеева — редкий случай, когда написание почти полностью скрывает происхождение. С первого взгляда основа кажется иноязычной, но если присмотреться, видна знакомая русская модель: перед нами женская форма фамилии на -ев, образованная от мужской Ильмндеев. Вопрос упирается в то, что стоит до суффикса.

Скорее всего, перед нами искажённое или диалектное написание фамилии Ильмендеев (или Ильминдеев). В этом случае корень — «ильмень», то есть мелкое озеро, поросшее камышом и тростником, распространённое в южных и центральных областях России. Прозвище Ильмень или Ильменда могли дать человеку, жившему у такого озера, или выходцу из местности, известной ильменями — например, с берегов Ильмень-озера (старое название Ильменя). Суффикс -деев здесь нестандартный, он мог возникнуть из-за перестановки звуков в живой речи: Ильмендеев вместо ожидаемого Ильменев или Ильменский.

Но есть и другая, более простая версия: фамилия могла быть записана на слух от более привычной Ильменеева. Буквенное сочетание «мнд» — результат редукции гласного в безударном положении: Ильменеева → Ильмндеева. Такое встречается в документах, где фамилию фиксировали со слов малограмотного писаря. Основа тогда — «ильмень» или, реже, тюркское личное имя Ильмен (от «иль» — страна, народ и «мен» — я, в значении «мой народ»).

География фамилии не прослеживается по открытым данным в силу её редкости. Скорее всего, она локальна и могла возникнуть в одном из регионов, где говор «якал» или «екал» при произношении безударных гласных. Определить сословие предков по одной фамилии невозможно: такую форму мог получить и крестьянин, и мещанин. Единственное, что можно сказать с уверенностью: фамилия русская по способу образования (суффикс -ев) и, вероятно, связана с географическим объектом, а не с профессией или личным качеством.