Фамилия Ильмуков происходит от чувашского мужского имени Ильмук. Это имя составное, оно складывается из двух основ. Первая часть — «Иль» — восходит к древнетюркскому слову il или el, которое означало «племенной союз», «народ» или «государство». Вторая часть — «Мук» — это чувашская форма имени Мокей. Само имя Мокей пришло из греческого языка, где «мокос» значит «насмешник». Получается, что имя Ильмук можно расшифровать как «из рода Мокея» или «из семьи Мокея».

Фамилия образовалась по типичной для русского языка модели: к основе Ильмук добавили суффикс -ов, который указывает на принадлежность. Поэтому Ильмуков — это буквально «сын Ильмука» или «потомок Ильмука». Такие фамилии чаще всего встречаются у чувашей и других народов Поволжья, где были распространены тюркские имена с греческими заимствованиями.

Встречаются и однокоренные варианты, например, Ильмуковы могли записываться как Ильмукин, если фамилию оформляли по другой модели. Но именно форма с суффиксом -ов стала основной и закрепилась в документах.