Фамилия Ильямаков — редкий пример, где тюркский корень соединился с русским патронимическим суффиксом. Основа фамилии — личное имя Ильямак, которое бытовало у башкир, татар и других тюркоязычных народов Поволжья и Урала. Имя это составное: первая часть «иль» (от тюркского «ил» — страна, народ, родина), вторая — «ямак» (диалектный вариант «ямак» — пища, еда, а в переносном смысле — кормилец, опора). Таким образом, Ильямак означает «кормилец народа» или «опора страны» — имя-пожелание, дававшееся с надеждой, что мальчик станет защитником и добытчиком для своего рода.

Суффикс «-ов» в фамилии Ильямаков — типичный русский способ оформления тюркских основ. Он указывает на принадлежность: «сын Ильямака». Такая модель образования фамилий была особенно распространена среди крещёных татар и башкир в XVI–XIX веках, когда при переходе в православие или при переписях населения тюркские имена русифицировали с помощью патронимических суффиксов. В отличие, скажем, от фамилии Ильямаев (где суффикс «-ев» присоединяется к основе на мягкий согласный), форма Ильямаков чётко фиксирует твёрдый конечный звук «к» в исходном имени.

Встречается фамилия преимущественно в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях — то есть в зоне исторического расселения башкир и татар. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Ильямаковы нередко записаны как «тептяри» или «башкиры-вотчинники» — это подсказывает, что предки могли быть не просто крестьянами, а военно-служилым сословием или землевладельцами.

Есть и другая, менее вероятная версия: что в основе лежит не имя, а прозвище Ильямак от диалектного слова «ильяма» — так в некоторых говорах называли человека с необычной походкой или хромотой. Но эта гипотеза слабая: в тюркских языках такое слово почти не фиксируется, а имя Ильямак хорошо известно по письменным источникам. Так что версия с личным именем-пожеланием остаётся основной.