Фамилия Халиллаева — редкий случай, когда в основе лежит не имя, а прозвище или вариант имени, не зафиксированный в привычных святцах. Она образована от мужского личного имени Халилла, которое, скорее всего, является народной (диалектной) формой арабского имени Халил. В переводе с арабского «халил» означает «близкий друг» или «верный друг» — в исламской традиции этот эпитет закрепился за пророком Ибрахимом (Авраамом), которого называют «Халилуллах» (друг Аллаха). Удвоение «л» и окончание «-а» в основе Халилла — характерная черта тюркских языков, где имена нередко получали ласкательные или обиходные суффиксы.

Словообразовательная модель фамилии — «-ев» при основе, оканчивающейся на «а» (Халилла → Халиллаев). Суффикс «-ев» типичен для русских фамилий, возникших в среде, где было принято оформлять тюркские и кавказские имена по русскому образцу. То есть фамилия Халиллаева — результат русификации: к тюркскому имени добавили русский патронимический суффикс, означающий «сын Халиллы». Женская форма фамилии (Халиллаева) указывает, что её носительница — женщина, а мужская форма — Халиллаев.

Географически фамилия встречается в регионах с сильным тюркским и кавказским влиянием — в Дагестане, Чечне, Азербайджане, а также среди татар и башкир. В этих местах имя Халилла (или его варианты) могло быть не прозвищем, а полным именем, заимствованным из арабского через местные языки. Спорных версий здесь немного: некоторые ономасты допускают, что основа могла восходить к тюркскому слову «хал» (положение, состояние) с суффиксом «-илла», но это объяснение менее надёжно, так как не даёт ясной семантики и не подтверждается массовым бытованием.

Социальный контекст фамилии — скорее всего, крестьянский или ремесленный. В XIX — начале XX века такие фамилии фиксировали у сельских жителей или горожан, которые не принадлежали к дворянству. Если предки носили имя Халилла, то, вероятно, они были мусульманами, и фамилия закрепилась за ними при переписях или при получении паспортов, когда русские чиновники записывали имя отца в качестве фамилии.