Фамилия Ильнова — женская форма, а мужская — Ильнов. В основе лежит имя Илья, точнее, его просторечная или диалектная форма Ильна. В русском языке суффикс -ин традиционно присоединялся к основам на -а, -я: Ильна — Ильнин, но со временем окончание упростилось до Ильнов, что встречается реже. Фамилия образована по модели «чей?» — то есть буквально «сын Ильны», где Ильна — разговорный вариант канонического Илья.

Имя Илья — русская форма древнееврейского Элияху, означающего «мой Бог — Яхве». В народной среде имя было чрезвычайно популярно благодаря Илье-пророку, и от него возникло множество фамилий: Ильин, Ильиных, Ильяшенко, Ильинский. Фамилия Ильнов стоит особняком: она редкая, поскольку возникла не от полной формы Илья, а от усечённой или ласкательной Ильна. В некоторых говорах так называли младшего сына или ребёнка, которого в семье звали сокращённо.

Географически фамилия Ильнова встречается в основном в центральных и северных областях России — в Вологодской, Костромской, Архангельской губерниях, где сохранились старые говоры с аканьем и редукцией окончаний. В этих местах форма Ильна могла закрепиться как самостоятельное имя, а затем перейти в фамилию. Встречаются также варианты Ильновский, Ильновцев, но Ильнов — наиболее прямая и архаичная модель.

Есть версия, что фамилия могла возникнуть не от имени, а от прозвища Ильна — так в некоторых регионах называли человека, родившегося в Ильин день (2 августа) или связанного с церковью Ильи Пророка. Однако это менее вероятно: прозвища от имён святых обычно образовывались через суффикс -ин, а не через усечение основы.

Таким образом, носительница фамилии Ильнова может считать своим предком человека по имени Ильна — скорее всего, крестьянина или ремесленника из северных губерний, которого в семье и в деревне звали не полным Илья, а по-домашнему, коротко. Фамилия сохранила эту живую, разговорную форму, что делает её ценной для историков языка.