Фамилия Ильмушкина — женская форма фамилии Ильмушкин, и её разбор стоит начать с мужского варианта. Основа фамилии — мужское имя Ильмуш. Скорее всего, это производная форма от крестильного имени Илья: в народной речи имя Илья могло сокращаться и видоизменяться до варианта Ильмуш. Суффикс -уш- (как в Ванюш, Петруш) в русской ономастике характерен для ласкательных или обиходных форм имён. К основе Ильмуш добавили типичный русский патронимический суффикс -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Ильмушкин, то есть сын Ильмуша.

Модель образования проста и распространена: от обиходной формы имени через суффикс -ин. Фамилии на -ин в русском языке чаще всего возникали в среде крестьян и мещан, где отчество или прозвище отца переходило в фамилию детей без изменений. В данном случае предок носителя фамилии, вероятно, был человеком по имени Илья, которого в быту звали Ильмуш.

Географически фамилия Ильмушкин встречается в основном в Поволжье, особенно в Удмуртии и соседних регионах. Это не случайно: в удмуртском и татарском языках есть похожие по звучанию слова и имена (например, Ильмурза), но корень здесь именно русский, от Ильи. Однако смешение культур могло повлиять на закрепление именно такой формы в местной среде.

Встречается также вариант написания с одной «ш» — Ильмукин, но он редок. Фамилия Ильмушкина не относится к числу дворянских или старинных боярских — её носители, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, получившими фамилию по отцу в XIX веке после отмены крепостного права.