Фамилия Хилевских — редкий пример уральско-сибирского типа фамилий, образованных по модели «-их/-ых». Этот суффикс, по наблюдениям Б. Унбегауна, характерен для северных и восточных областей России, особенно для бывших Пермской, Вятской, Архангельской губерний и Сибири. В отличие от стандартных «-ов» и «-ин», окончание «-их» указывало на принадлежность ко двору или семье в целом: Хилевских — «из дома (семьи) Хилевых». То есть сначала появилась фамилия Хилев (или Хилёв), а затем уже от неё образовали собирательную форму.

Основа фамилии — «Хиль» или «Хил». Здесь возможны два источника. Первый — от крестильного имени Филипп (в просторечии Хилип, Хиля). В русских говорах Филипп нередко сокращали до Хиля, а потом закрепилось прозвище Хиль или Хила. Второй вариант — от прозвищного имени Хилый, то есть слабый, болезненный, худощавый человек. В старых документах встречаются оба значения: в новгородских писцовых книгах XV века записан крестьянин Хил, а в переписях XVII века — Хилой. Какой корень лежит именно в основе Хилевских, сказать сложно, но прозвищная версия выглядит правдоподобнее: суффикс «-ев» (в фамилии Хилев) чаще присоединялся к основам на мягкий согласный или к прозвищам, а не к каноническим именам.

Географически фамилия Хилевских почти не встречается за пределами Урала и Западной Сибири. Основной ареал — Курганская, Тюменская, Свердловская области. Это типичная «семейная» фамилия, которая закреплялась за целым родом в деревне или селе. Носители Хилевских в большинстве были государственными или заводскими крестьянами, реже — казаками. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

В написании фамилии возможны колебания: Хилевских и Хилёвских. Ударение, скорее всего, падает на первый слог — Хи́левских, хотя в некоторых семьях произносят с ударением на «е». Современные носители нередко сталкиваются с тем, что фамилию воспринимают как несклоняемую, хотя по правилам она склоняется как прилагательное: нет Хилевских, к Хилевским, с Хилевскими.