Фамилия Кильдишева — это женская форма фамилии Кильдишев, а её основа, мужское личное имя или прозвище Кильдиш, имеет тюркско-татарские корни. Имя Кильдиш составное: первая часть восходит к слову «кильде» («родился»), вторая — к «иш» («помощник», «ребенок»). В сумме имя означает «родился помощник» — так могли назвать долгожданного сына, подчеркивая его будущую роль опоры в семье. Модель образования фамилии проста: к основе на -ш добавили типичный русский суффикс принадлежности -ев (вариант -ов после мягкого согласного), который указывает на потомка: «чей?» — Кильдишев, то есть сын Кильдиша.

Вторая, менее распространённая версия, связывает фамилию с прозвищем от слова «келдиш». В говоре литовских татар так называли мужчину, который пришёл в дом невесты, то есть зятя. Если эта гипотеза верна, то прозвище Кильдиш получал не ребёнок, а взрослый человек по обстоятельствам своей женитьбы. Оба варианта не противоречат друг другу: они описывают разные жизненные ситуации, в которых могло возникнуть одно и то же звучащее имя.

С точки зрения географии, фамилия Кильдишевы исторически тяготеет к регионам, где было сильно татарское и тюркское влияние — Поволжье, Приуралье. Суффикс -ев, а не -ин, указывает на то, что основа фамилии воспринималась как слово мужского рода (Кильдиш), а не как имя на -а/-я. В русской ономастике это обычный путь для фамилий, образованных от имён восточного происхождения.