Фамилия Илюха образована от имени Илья, которое через греческое посредничество восходит к древнееврейскому Элияху. Последнее переводится как «мой Бог — Господь», то есть «мой Бог — Бог истинный». Но сама фамилия — не прямое заимствование библейского смысла, а бытовой русский способ назвать человека по имени.

Здесь работает модель с суффиксом -х-, характерная для кратких, обиходных форм имён в северных и центральных говорах. Илья превращался в Илюху так же, как Степан — в Степуху, а Матвей — в Матюху. Такие формы в документах XV–XVII веков не считались прозвищами, а фиксировались как неофициальные имена. Позже, когда закрепилась фамильная система, сына Илюхи записывали как Илюхин, а внука — уже как Илюха, если фамилия не успела обрасти суффиксом -ов.

Фамилия Илюха относится к редкому типу так называемых «русских полных фамилий» без патронимического суффикса. В этом её отличие от массовых Ильиных и Илюхиных. Такая форма закрепилась в основном на юге России, на Украине и в Белоруссии, где под влиянием украинского языка отчества и фамилии часто обходились без суффикса: Илюха, Степуха, Матюха. В русских переписных книгах XVII века встречаются крестьяне с записью «Илюха, сын Фёдоров» — это ещё не фамилия, а личное имя в разговорной форме.

Споров о происхождении корня нет: все версии сходятся на имени Илья. Альтернативные гипотезы, связывающие фамилию с диалектным словом «илюха» (вид рыбы или нерасторопный человек), маловероятны — такие значения не зафиксированы в авторитетных словарях русских говоров как основа для фамилии.

Социальный состав носителей был пёстрым. В ревизских сказках XIX века Илюхи встречаются и среди государственных крестьян Курской губернии, и среди мещан города Торопца. Дворянских родов с этой фамилией нет — она осталась в простонародной среде.