Фамилия Кильдиев — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа, корень «кильд-», не встречается в распространённых славянских именах или прозвищах, поэтому логичнее всего искать её в тюркских языках. Скорее всего, фамилия образована от имени или прозвища Кильди (Килди), которое восходит к тюркскому глаголу со значением «пришёл», «явился». В татарской и башкирской ономастике такие имена, как Кильдибай, Кильдигул или просто Кильди, давали ребёнку, который родился «в срок» или «к месту» — как долгожданный. Суффикс -ев указывает на русскую модель патронимического образования: Кильдиев буквально означает «сын Кильди».

Есть и менее вероятная, но возможная версия, связывающая фамилию с географическим названием. В Поволжье и Приуралье встречаются топонимы с основой «Кильд-» (например, речка Кильди или село Кильдино). В этом случае фамилия могла возникнуть у человека, который переехал оттуда и получил прозвище по месту прежнего жительства. Однако для фамилий на -ев такая модель менее типична, чем для фамилий на -ский.

Анализ суффикса тоже даёт подсказку. Формант -ев (а не -ин) говорит о том, что основа оканчивалась на мягкий согласный или гласный. В сочетании с тюркским корнем это характерно для фамилий, которые оформились в русской среде уже после крещения носителей, чаще всего — в среде крещёных татар, башкир или мишарей. В списках дворянства и купечества эта фамилия не встречается, что указывает на крестьянское или мещанское происхождение. Основной ареал бытования фамилии — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Самарская области, а также среди татарской диаспоры в Средней Азии.

Примечательно, что фамилия сохранила редкий для русского уха корень, который не дал вариантов вроде Кильдеев или Кильдинов — написание устойчиво. Это говорит о том, что фамилия не переосмыслялась в народе и не подгонялась под более привычные слова, что для редких фамилий редкость.