Фамилия Илюшников образована от разговорной формы крестильного имени Илья. Исходное имя пришло из древнееврейского языка и означает «мой Бог — Господь», то есть «Бог истинный». Речь, однако, не о прямом совпадении с полным именем: в основе фамилии лежит просторечная цепочка уменьшительных форм — Илья превратился в Илюшу, а тот, в свою очередь, в Илюшника. Такое наращение суффикса -ник- для русского именослова нечасто: обычно от имён образуют фамилии через -ов/-ев или -ин, а здесь мы видим более редкую модель, где к основе добавили суффикс, характерный для прозвищ по роду занятий или по имени. Илюшник — это не ремесленник и не торговец, а человек, которого в быту называли уменьшительно-ласкательным вариантом Ильи с двойным суффиксом, что придаёт фамилии оттенок народной, неофициальной традиции.

Словообразовательная схема проста: к основе Илюшник прибавили патронимический суффикс -ов, указав на принадлежность потомка. Илюшников буквально означает «сын Илюшника». Такие фамилии на -ов типичны для центральных и северных регионов России, где крестьянские фамилии чаще всего фиксировались именно по отцу. Географически Илюшниковы встречаются в документах XVII–XVIII веков, но массово фамилия не распространилась — это редкий случай, когда прозвищная форма имени закрепилась в качестве родового прозвания, не вытеснив более привычных Ильиных или Ильиных.

Ономасты, например Б. Унбегаун в «Русских фамилиях», отмечают, что фамилии с суффиксом -ник- в основе — явление нечастное. Чаще такой суффикс указывает на профессию (Плотников, Мельников), но в личных именах он выполняет чисто экспрессивную роль, усиливая уменьшительность. Поэтому Илюшников стоит в одном ряду с такими редкими фамилиями, как Васьковников или Петрушников, где исходная форма имени была настолько обиходной, что почти вытеснила официальный вариант в повседневной речи.

Никаких сведений о дворянском происхождении или принадлежности к определённому сословию у Илюшниковых нет. Фамилия скорее всего крестьянская или мещанская, закрепившаяся в эпоху, когда фамилии давали по отцу без учёта социального статуса.