Фамилия Ильяева образована от мужского имени Илья — русской народной формы библейского имени Илия. В основе лежит каноническое имя, которое в древнееврейском языке означает «Яхве — мой Бог» или «крепость Господня». Это имя было широко распространено на Руси после крещения, поэтому и фамилий на его основе возникло множество: Ильин, Ильиных, Ильясов, Ильяев.

Главная особенность фамилии Ильяева — суффикс -ев, который указывает на происхождение от отчества. В русской ономастике суффикс -ев присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «й». В имени Илья конечный звук «а» при образовании отчества давал форму Ильевич, а при образовании фамилии — Ильяев. Буквально фамилия означает «сын Ильи» или «принадлежащий Илье». Это типичная модель для русских фамилий XIX века, когда окончательно закрепилась передача отчества в третьем поколении.

Географически фамилия Ильяева встречается в разных регионах России, но её концентрация выше в Поволжье и на юге страны. Встречаются также носители среди мордвы и чувашей, где имя Илья было популярно в крещёной среде. Сравните с фамилией Ильясов — та уводит в тюркские языки, где Ильяс — арабская форма того же библейского имени. А Ильяева — чисто русская по модели образования фамилия, хотя её носители могут быть и не русскими по этническому происхождению.

В дореволюционной России фамилия Ильяева не даёт прямых указаний на сословие. Она могла принадлежать и крестьянину, и мещанину, и священнику — всё зависело от того, кто именно носил имя Илья в качестве отчества. Единственное, что можно сказать с уверенностью: предок носителя этой фамилии жил не ранее конца XVII века, когда фамилии начали массово закрепляться в документах. До этого человека называли просто Илья — по имени, а его детей — Ильевы дети.