Фамилия Ильвушкина образована от прозвища или имени Ильвушка. Это разговорная, уменьшительная форма одного из двух возможных имён: либо Илья (через вариант Ильва), либо — что менее очевидно, но лингвистически допустимо — от имени Лев (через диалектное Ильва, где начальное «и» появилось в результате приставного гласного). Обе версии имеют право на жизнь, но первая гораздо вероятнее.

С точки зрения словообразовательной модели перед нами типично русская фамилия на -ин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Ильвушкин — значит «сын Ильвушки», «из семьи Ильвушки». Формы на -ин, в отличие от -ов, чаще встречаются в северных и центральных регионах России, но фамилия не настолько редка, чтобы быть привязанной к одной узкой местности.

Самая простая и прямая этимология: Ильвушка — это обиходный вариант имени Илья. В народной речи имя Илья часто сокращали и переделывали: Илюша, Ильюха, Ильва. Форма Ильва встречается в документах XVII–XVIII веков как уменьшительное. От неё уже образовали Ильвушка с ласкательным суффиксом -ушк- (как Ванюшка, Петрушка). Соответственно, предок носительницы фамилии мог быть крестьянином, ремесленником или посадским человеком по имени Илья, которого в быту звали Ильвушка.

Менее распространённая версия связывает фамилию с именем Лев. В некоторых русских говорах имя Лев произносили как Лёв, а при обращении или в ласкательной форме могли добавлять начальное «и»: Илёв, Ильва. Тогда Ильвушка — это «маленький Лев». Однако в пользу версии с Ильёй говорит бо́льшая частотность имени Илья в крестьянской среде и естественность звукового перехода Илья → Ильва. Версия с Львом — скорее кабинетная гипотеза, которую не подтверждает массовая ономастика.

В написании фамилии ничего необычного нет: окончание -а указывает на женскую форму, мужской вариант — Ильвушкин. Фамилия недворянская, без суффикса -ский, что прямо говорит о её происхождении из среды непривилегированных сословий. Встречается она в основном в европейской части России, в документах XIX века фиксируется в Поволжье и центральных губерниях.