Фамилия Кильдюшев восходит к личному имени, которое давали ребенку при рождении. Основа здесь — тюркско-татарское имя Кильдюш (встречается также вариант Кильдиш). Оно составное: первая часть «кильде» значит «родился», вторая «иш» — «помощник» или «ребенок». Целиком имя переводится как «родился помощник». Скорее всего, так называли долгожданного, желанного мальчика, которого воспринимали как подмогу в семье.

Менее распространенная, но тоже возможная версия связывает фамилию с прозвищем Кильдюш, а не с крестильным именем. В языке литовских татар есть слово «келдиш» — «тот, кто пришел в дом невесты, муж». Если следовать этой логике, прозвище мог получить зять, который вошел в дом жены. Тогда фамилия Кильдюшев изначально означала «внук (или потомок) того, кого звали Кильдюш», причем прозвище указывало на семейное положение предка.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе на мягкий согласный или «ш». Такая модель типична для фамилий, возникших в среде служилых татар и выходцев из Казанского ханства после его присоединения к Московскому государству. Встречаемость фамилии невысока, что говорит о локальном происхождении — вероятно, от одного конкретного рода. Однокоренных фамилий в русском ономастиконе почти нет, что делает Кильдюшева редким случаем сохранения исходной тюркской основы без последующей русификации.