Фамилия Ильзенец — редкий случай, когда географическое имя перешло в фамилию почти без изменений и сохранило прозрачную внутреннюю форму. В её основе лежит топоним Ильзен (Ilsen) — так называются несколько населённых пунктов в Германии, прежде всего в землях Саксония-Анхальт и Тюрингия. Суффикс -ец в русской традиции (как в «донец», «томич» от Томск) указывает на выходца: ильзенец — тот, кто родом из Ильзена. Фамилия закрепилась за переселенцем или его потомком, уехавшим из немецких земель в Российскую империю, вероятно, в XVIII–XIX веках, когда в Поволжье, Причерноморье и на Волыни возникали колонии немецких поселенцев.

Модель образования — суффиксальная, с типичным для русских фамилий формантом -ец, который в данном случае не уменьшительный (как в «хлебец»), а патронимический по месту жительства. Сравните с фамилиями Томенец, Риженец, Полянец — все они указывают на географическое происхождение. В немецком языке аналогом было бы прозвище der Ilzener или фамилия Ilsen, но в русской среде суффикс переосмыслили, подогнав под привычную модель.

Написание через «з» (Ильзенец) не случайно. В немецком топониме Ilsen звук [z] передаётся буквой s, а в русской записи его озвончили, что типично для передачи немецких названий в XIX веке. Встречающиеся в редких документах варианты Ильсенец или Ильзенц — результат путаницы при переписи, но основная форма закрепилась с «з».

Социальный контекст фамилии говорит сам за себя. Носители Ильзенец — почти наверняка потомки немецких колонистов, приглашённых Екатериной II и Александром I. Их предки занимались земледелием, ремеслом или торговлей в обособленных общинах, где фамилия долго оставалась маркером принадлежности к конкретному селу. После депортаций 1940-х годов и последующей ассимиляции фамилия рассеялась, но до сих пор встречается в основном в регионах бывших немецких колоний — Саратовской, Волгоградской областях, на Алтае и в Казахстане.

Споров о происхождении почти нет. Единственная альтернативная версия — от личного имени Илья через гипотетическую форму Ильзен (уменьшительное с немецким суффиксом -sen) — маловероятна: в русских говорах нет такого производного, а немецкое -sen дало бы фамилию Ильзен, а не Ильзенец. Географическая основа здесь убедительнее и проще.