Фамилия Ильцова — женская форма, а её мужской вариант, Ильцов, строится по простой и прозрачной модели. Основа здесь — имя Илья, точнее, его разговорная или диалектная форма Ильцо. Уменьшительно-ласкательный суффикс -ц- (как в «оконце» или «зеркальце») в сочетании с окончанием -о давал прозвищное имя: Ильцо — это «маленький Илья», «Илюшка». Такая модель образования фамилий характерна для северных и центральных регионов России, где цоканье (смешение «ч» и «ц») было распространено. Поэтому Ильцов — это буквально «сын Ильца», то есть потомок человека, которого в быту звали Ильцо.

Впрочем, возможен и второй, менее очевидный путь. В русских говорах слово «ильца» или «ильцо» могло обозначать не только уменьшительное от имени, но и нечто, связанное с водой или болотистой местностью — например, «иль» (ил) с тем же уменьшительным суффиксом. Однако эта версия спорная: фамилия Ильцов встречается в документах с XVI–XVII веков, и почти всегда её носители — крестьяне или посадские люди, чьи предки носили имя Илья. Словарь Б. Унбегауна относит подобные фамилии к группе, образованной от канонических имён через просторечные формы, и Ильцов — типичный пример.

Географически фамилия Ильцова распространена неравномерно. Наибольшая концентрация — в Вологодской, Архангельской и Кировской областях, что подтверждает северное происхождение. Встречается она и на Урале, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках. Интересно, что написание через «о» (Ильцов) закрепилось именно в этих регионах, тогда как южнее мог бы появиться вариант Ильцев (с аканьем). Таким образом, Ильцова — фамилия, которая прямо указывает на имя предка, но с характерным северным акцентом в произношении и словообразовании.