Фамилия Илугина — женская форма, мужская — Илугин. В её основе лежит нецерковное имя или прозвище Илуга. Чтобы понять происхождение, нужно разобрать суффикс и корень. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Илугин, то есть «сын Илуги» или «человек из семьи Илуги». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от личных имён, прозвищ или названий профессий, оканчивающихся на -а, -я.

Корень Илуг- — самый интересный и неоднозначный. Самая вероятная версия: это вариант имени Илья (Илия) в народной, разговорной форме. В русских говорах имя Илья нередко видоизменялось: Ильюха, Илюха, Илюга, а затем и Илуга (с заменой «ю» на «у» и возможным упрощением). Такая трансформация встречается в ономастике: от Илья произошли фамилии Ильин, Илюхин, Илюшин, и Илугин логично встраивается в этот ряд. Менее вероятно, но возможно, что Илуга — это прозвище от диалектного глагола «илугать» (в некоторых говорах — «шататься», «бродить без дела») или от слова «илуга» — так могли называть болотистое место, топь. Однако прозвищная версия слабее: она не объясняет, почему фамилия не получила широкого распространения в тех регионах, где «илуга» как географический термин могла бы быть употребительна.

Фамилия Илугина редкая. Она не встречается в массовых списках дворянских или купеческих родов, не фиксируется в ранних переписных книгах центральных губерний. Это указывает на её позднее оформление и, скорее всего, крестьянское или мещанское происхождение. Носители фамилии могли жить на севере или северо-востоке России — в тех краях, где имя Илья бытовало в форме Илюга, а фамилии на -ин образовывались от местных прозвищ. Поскольку имя Илья — библейское, крестильное, то фамилия Илугина не несёт сословной или профессиональной окраски: её носил человек, чей предок (или он сам) звался в быту Илугой.