Фамилия Иляев образована от имени Иляй, и её происхождение уходит корнями в финно-угорскую и тюркскую языковые среды. В основе марийской версии лежит глагол «ила» — «жить, проживать, иметься, быть». Суффикс -яй выступает фонетическим вариантом распространённого имяобразовательного аффикса -ай. Родители, называя ребёнка Иляем, закладывали в имя пожелание крепости, здоровья и долгой жизни.

Существует и тюркская версия: имя могло восходить к древней основе «иль» — «страна, государство, родина, семья, племя», а также «спокойствие, благое намерение». Компонент -яй в этом случае выполняет ту же словообразовательную роль. Обе версии не исключают друг друга, но марийская выглядит более конкретной, поскольку прямо связывает имя с бытовым пожеланием благополучия.

Фамилия фиксируется в документах XIX — начала XX века. В Книге памяти Республики Мордовия указан Ефим Кузьмич Иляев, 1900 года рождения, из деревни Старый Усад Рузаевского района. В Книге памяти Республики Башкортостан упоминается Каликай Иляев, родившийся в 1894 году в деревне Большое Сухоязово Мишкинского района. В Книге памяти Свердловской области встречается Николай Иляев, 1894 года рождения, из деревни Ключики Красноуфимского района.

География носителей — Поволжье и Приуралье, что подтверждает связь фамилии с финно-угорскими и тюркскими народами региона. Суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»), то есть Иляев — потомок человека по имени Иляй. Фамилия не получила широкого распространения за пределами этих территорий и остаётся локальной, что типично для имён, образованных от диалектных или этнических основ.