Фамилия Ильянова — типичная «матронимическая» фамилия, то есть образованная не от имени отца, а от имени матери. В русской традиции это встречается реже, чем отчества по отцу, но такие фамилии есть, и их происхождение обычно прозрачно. Основа здесь — женское имя Ильяна. Это народная, разговорная форма канонического имени Иулиания (в современном обиходе — Юлия или Ульяна). В некоторых говорах имя Ульяна звучало как Ильяна, через «и» в начале, что и закрепилось в фамилии.

Суффикс -ов- (в женском варианте -ова) указывает на принадлежность: Ильянова буквально значит «жена Ильяны» или, что вероятнее для фамилии, «дочь Ильяны». В русской ономастике матронимы часто давали детям, которых воспитывала одна мать, или в семьях, где мать играла главную роль. Реже фамилия могла возникнуть от мужского имени Ильян (редкая форма от Илья), но тогда логичнее было бы ожидать форму Ильянов, а не Ильянова. Женский вариант фамилии закрепился именно как указание на женское имя-основу.

Географически фамилия Ильянова встречается в центральных и северных областях России, особенно в бывших Новгородских и Вологодских землях, где матронимические фамилии были распространены шире, чем на юге. В писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются крестьяне с прозвищем Ильяна или Ильянка, что подтверждает бытование этого имени в народной среде. Среди носителей фамилии нет широко известных исторических личностей, что типично для фамилий крестьянского происхождения — они фиксировались в метриках и ревизских сказках, но редко попадали в биографические словари.

Лингвистически интересен переход начального «у» в «и»: Ульяна → Ильяна. Это не ошибка, а диалектная черта, свойственная северным и части среднерусских говоров, где «и» могло заменять «у» в начале слова (сравните: утка — итка). Таким образом, фамилия Ильянова — живое свидетельство местного произношения, застывшее в документе. По сравнению с однокоренными Ульянов и Ильин, фамилия Ильянова встречается реже, что делает её более локальной и конкретной по происхождению.