Фамилия Ильйонок — редкий случай, когда суффикс выдаёт не только способ образования, но и географию. В русских фамилиях суффикс -онок/-ёнок типичен для украинской и белорусской традиции, где он указывал на «младшего»: сына, потомка или ученика мастера. В украинском языке формы на -енко и -онок конкурировали, но -онок закрепился в основном на западноукраинских и белорусских землях. Поэтому Ильйонок — это не «маленький Илья», а «сын Ильи» или «потомок Ильи», причём с чёткой региональной привязкой к Волыни, Гродненщине или Брестчине.

Основа фамилии — крестильное имя Илья (древнееврейское Элиягу — «мой Бог — Яхве»). В православной и католической традиции это имя давали в честь пророка Илии, одного из самых почитаемых ветхозаветных святых. Ударение в фамилии, судя по аналогиям (Козлёнок, Рыжонок), падает на последний слог: Ильйо́нок. На письме встречается путаница: иногда пишут через «е» — Ильёнок, но исходная форма с «о» — Ильйонок — более архаична и точнее передаёт произношение в говорах, где «ё» заменялось на «о» после мягкого согласного.

Социальный статус предков, скорее всего, был крестьянским или мещанским. Фамилии на -онок в XVIII–XIX веках не были дворянскими: их фиксировали в ревизских сказках западных губерний Российской империи у людей, не имевших герба и вотчины. Однако сам факт, что фамилия закрепилась, говорит о том, что род Ильйоноков жил оседло на одной территории поколениями — иначе прозвище «Ильин сын» не превратилось бы в наследственное имя.

Стоит упомянуть и возможную альтернативную версию: в некоторых белорусских и польских диалектах суффикс -онок мог прикрепляться не только к имени, но и к прозвищу. Если бы основа была не Илья, а, скажем, уличное прозвище «Ильйо» (искажённое от «илий» или «ильмовый»), фамилия получила бы то же окончание. Но эта гипотеза слабая: имя Илья было настолько распространено на западе Российской империи, что именно крестильная основа остаётся самым простым и надёжным объяснением.

Однокоренные фамилии — Ильин, Ильюшин, Ильенко, Илькевич — различаются только суффиксами, но Ильйонок стоит особняком: он указывает не на принадлежность («чей?»), а на родство по прямой линии («чей сын?»). Сегодня фамилия встречается в Беларуси, на западе Украины и в приграничных областях России, но остаётся редкой — её носителей, по открытым данным, не более нескольких сотен человек в мире.