Фамилия Ильмянова — яркий пример того, как одна буква в суффиксе может рассказать о происхождении больше, чем корень. Если бы фамилия оканчивалась на -ов, мы бы имели дело с типичной патронимической моделью: «чей?» — Ильмянов, сын Ильмяна. Но суффикс -ин в русской традиции указывает на принадлежность женщине или на прозвище, образованное от женского имени. В данном случае перед нами, скорее всего, «Ильмянова жена» или «Ильмянова дочь», то есть фамилия закрепилась в форме, указывающей на связь с женщиной по имени или прозвищу Ильмяна.

Корень фамилии восходит к крестильному имени Илья. Форма Ильмяна — это народный, разговорный вариант, который мог возникнуть как ласкательное или уменьшительное обращение. В русских говорах имена часто «наращивали» суффиксы: Илья → Ильма → Ильмяна. Такое словообразование типично для северных и центральных регионов России, где фамилии на -ин особенно распространены. Получается, что прозвище Ильмяна дали либо женщине, носившей имя Илья (что редко, но возможно в среде, где женские имена образовывали от мужских), либо, что вероятнее, так называли жену или дочь человека по имени Ильма или Ильян.

В ономастике есть параллели: фамилии Ильин, Ильиных, Ильюшин — все от Ильи. Но Ильмянова стоит особняком. Редкий суффикс -ян- в основе указывает на то, что исходное имя или прозвище бытовало в локальной, возможно, диалектной среде. В словарях русских фамилий (например, в работах Б. Унбегауна) модель «основа на -ян + -ин» встречается нечасто и обычно связана с иноязычным влиянием или с усечением полных форм. Однако для Ильмянова объяснение проще: это «женский след» в фамилии, который мог закрепиться, если родоначальником считался не отец, а мать или вдова, чье прозвище передалось детям.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает версию о народной, не книжной основе. Предки носителей фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, а само прозвище Ильмяна могло относиться к бойкой, «ильинской» по характеру женщине или к той, что родилась в Ильин день. Более точных данных о сословной принадлежности нет, но сама модель — женское прозвище с суффиксом -ин — указывает на бытовую, недворянскую среду, где фамилии часто закреплялись стихийно, по имени матери или вдовы.