Фамилия Ильюнина — яркий пример «материнской» фамилии, образованной по модели, которая в русской традиции встречается реже, чем отчества от имени отца. Её основа — женское имя Ильюна. Это разговорный, народный вариант церковного имени Илья, который возник в крестьянской среде. Подобные формы (Ильюша, Ильюха, Ильюня) были распространены в быту: так могли звать девушку или женщину, носившую имя в честь пророка Ильи, причём имя переосмысливалось как «принадлежащая Илье» или просто как ласковое производное.

Модель на -ин в данном случае указывает не на отчество, а на принадлежность к матери. Фамилия Ильюнин (мужской вариант) и Ильюнина (женский) буквально означали «чей?» — «сын (или дочь) Ильюны». В русской ономастике это не типичное «отчество от отца», а скорее следствие того, что в семье женщина (возможно, вдова или мать-одиночка) играла определяющую роль, или же прозвище закрепилось за ребёнком именно по материнскому имени. Такой способ словообразования (суффикс -ин от женского имени) характерен для северных и центральных регионов России, где в XVI–XVII веках фиксировались фамилии от матерей, например, Марьин, Аннин, Дарьин.

Географически фамилия Ильюнина встречается в основном в областях, где было сильно распространено имя Илья и его производные: в Архангельской, Вологодской, Костромской губерниях. Встречаются и более редкие варианты написания — Илюнина (с одной «н»), что может быть связано с упрощением в документах XIX века. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые массово давались по отцу, Ильюнина сохраняет отпечаток личной, почти «домашней» истории: предок этой семьи был не просто «сыном Ильи», а «сыном Ильюны» — женщины, чьё имя в быту звучало тепло и по-свойски.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Ильин, Ильичев, Ильюшин, — то Ильюнина стоит особняком. Ильин — классическое отчество от полного имени, Ильюшин — от уменьшительного Ильюша (мужского), а Ильюнина — единственная в этом ряду, которая прямо указывает на женщину. Это делает её не просто редкой, но и любопытной с точки зрения социальной истории: она говорит о том, что в роду могла быть сильная женская фигура, чьё имя закрепилось за потомками.