Фамилия Ильярханов — одна из тех, что сразу выделяется своей структурой: в ней нет привычного славянского суффикса -ов или -ин, зато есть тюркский компонент. Основа здесь — мужское имя Ильярхан. Оно составное: «Иль» (или «Ил») восходит к арабскому «иль» — «племя, народ» в значении «родина, страна», а «яр» (йар) с тюркских языков переводится как «друг, сподвижник». Вторая часть — «хан» — древний титул правителя или военачальника, распространённый у многих тюркских народов. Таким образом, Ильярхан — это имя-пожелание, означающее «друг народа, подобный хану» или «хан-сподвижник».

Суффикс -ов, присоединённый к основе, — классический русский патронимический формант, указывающий на принадлежность: «сын Ильярхана». Но если бы фамилия формировалась в тюркской среде, она могла бы звучать как Ильярханов (с русским окончанием) или остаться без суффикса — просто Ильярхан. Появление -ов говорит о том, что носители фамилии жили на территории Российской империи, где действовали правила русской грамматики при оформлении фамилий для инородцев.

Само имя Ильярхан — довольно редкое. Встречается преимущественно у татар, башкир, реже у народов Кавказа. Вероятнее всего, предок носителя фамилии был человеком уважаемым: либо старшиной, либо воином, либо духовным лицом, раз удостоился такого имени. В XIX веке, при массовом закреплении фамилий, потомки Ильярхана получили фамилию по отцу, как это было принято в русском делопроизводстве.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону — Татарстану, Башкортостану, Оренбургской области. В метрических книгах и ревизских сказках середины XIX века можно встретить записи о крестьянах или мещанах с этой фамилией в Казанской и Уфимской губерниях. Встречаемость фамилии невысокая, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если вы Ильярханов, ваши корни почти наверняка ведут к татарскому или башкирскому роду, принявшему русскоязычную форму фамилии.

С точки зрения ударения, в русском языке оно падает на последний слог — Ильярха́нов, хотя в исходном тюркском имени ударным мог быть первый слог. Фамилия не склоняется по падежам в мужском роде стандартно, а женский вариант — Ильярханова — остаётся неизменяемым.