Фамилия Илюшины — одна из тех, что образованы по простой и прозрачной модели: от уменьшительной формы имени через суффикс -ин. В основе лежит имя Илюша — ласковая или обиходная версия канонического имени Илья. Илья, в свою очередь, восходит к древнееврейскому Элияху, что означает «мой Бог — Господь». Так что носитель фамилии — потомок человека, которого в быту звали Илюшей.

Суффикс -ин в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — Илюшин, то есть сын или потомок Илюши. Такая модель была особенно распространена в северных и центральных областях России, где фамилии на -ин встречаются чаще, чем на -ов. Поэтому география фамилии Илюшины может тяготеть к этим регионам, хотя точных данных о первоначальном очаге нет.

Имя Илья было одним из самых популярных в крестьянской среде — в честь пророка Илии, почитаемого и в православии, и в народной традиции. Соответственно, основатель рода Илюшиных, скорее всего, не принадлежал к знати: фамилии от уменьшительных форм имен характерны для простых сословий, где полное имя в документах могли заменять домашним прозвищем.

В отличие от фамилий на -ский или -ич, Илюшины не несут в себе указания на географическое происхождение или социальный статус предка. Это чисто патронимическая фамилия, которая закрепилась за родом в тот период, когда фамилии уже массово передавались по наследству — примерно в XVII–XVIII веках.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Илюшин стоит в одном ряду с Ильиным, Илюхиным, Илюшкиным. Все они образованы от разных форм одного и того же имени: Илья, Илюха, Илюша, Илюшка. Разница в суффиксе иногда могла зависеть от местного говора: в одних регионах предпочитали форму Илюха, в других — Илюша.

Фамилия Илюшин фиксируется в письменных источниках с XVIII века. Например, в ревизских сказках и метрических книгах встречаются крестьяне и мещане с этой фамилией в Ярославской, Костромской и Вологодской губерниях. Это косвенно подтверждает её северное происхождение.

В написании фамилии возможны варианты: Илюшин и Илюшины (множественное число, обозначающее весь род). В современном употреблении форма «Илюшины» встречается реже, но именно она подчёркивает родовую принадлежность, а не одного человека.