Фамилия Хилюков — довольно редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от фамилий на -ов, образованных от очевидных канонических имён (Иванов, Петров), Хилюков отсылает к прозвищу, корни которого уходят в диалектную лексику.

Разбираем словообразовательную модель. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Хилюков — сын Хилюка. Основа «Хилюк» — это прозвище, а не крестильное имя. Наиболее вероятная версия связывает его с глаголом «хилить» или «хилять», который в северных и сибирских говорах означал «гнуть, клонить, сгибать» или «идти с трудом, прихрамывая». Соответственно, Хилюком могли прозвать либо сутулого, сгорбленного человека, либо того, кто приволакивал ногу, хромал. В некоторых областях (например, в архангельских говорах) «хиля» — это слабый, болезненный человек. Прозвище давалось по внешнему признаку или походке, а затем закрепилось за потомками.

Есть и менее распространённая гипотеза: связь с украинским или белорусским словом «хилий» — «хилый, слабый». В таком случае фамилия могла возникнуть в южнорусских или западнорусских землях, где суффикс -ук/-юк типичен для образования фамилий (ср. Хилюк → Хилюков, как Бондарюк → Бондарюков). Однако для русского Севера и Центра характернее именно прозвищная основа от «хилить».

Географически фамилия Хилюков встречается рассеянно, без ярко выраженного гнезда. Её носители фиксируются в Вологодской, Кировской, Архангельской областях, а также в Сибири — там, куда переселялись северные крестьяне. В дореволюционных переписях Хилюковы — преимущественно крестьяне и мещане. В дворянских родословных книгах фамилия не отмечена.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Хилов, Хиляев, Хилютин) подтверждает, что все они образованы от одного прозвищного корня «хил-» со значением физического недостатка или особенности. Фамилия Хилюков стоит в этом ряду особняком благодаря редкому суффиксу -юк, который в русской ономастике чаще встречается в украинских и белорусских фамилиях, но в данном случае, судя по географии, адаптирован севернорусской моделью на -ов.