Фамилия Киликеев — редкий пример фамилии тюркского происхождения, которую стоит разбирать не по шаблону «от отчества», а через сложную структуру имени-основы. В центре внимания — имя Киликей, от которого и образована фамилия при помощи стандартного русского патронимического суффикса -ев (указывающего на принадлежность: «чей?» — Киликеев, то есть сын Киликея).

Само имя Киликей — составное. Первая часть, Киль, восходит к древнетюркскому корню со значением «родился» или пожеланием «пусть родится». Такие имена-обереги были распространены у тюркских народов: имя давали, чтобы подчеркнуть долгожданность ребёнка или, наоборот, чтобы обмануть злых духов, показав, что появление младенца незначительно. Вторая часть — уменьшительно-ласкательный суффикс -кей (фонетический вариант распространённого -кай), который придаёт имени оттенок нежности или указывает на младшего в роду.

Есть и альтернативная версия, менее вероятная, но заслуживающая внимания из-за этнографической детали. Слово «килик» в Сибири и на Алтае иногда обозначало алтайских киргизов (одну из групп тюркского населения). Тогда суффикс -ей (вариант -ай) мог превратить этноним в прозвище: Киликей — «тот, кто из киликов», то есть выходец из соответствующего племени или рода. В этом случае прозвище закрепилось за человеком как указание на его происхождение, а затем перешло в фамилию.

Географически фамилия Киликеев тяготеет к югу Сибири, к регионам, где исторически жили тюркоязычные народы (алтайцы, телеуты, шорцы). Встречается она редко, что говорит либо о локальном бытовании, либо о позднем оформлении фамилии по русской модели — в XIX веке, когда многие нерусские имена переделывали в фамилии на -ов/-ев. Сравните с однокоренными фамилиями: Киликов, Килин (с другим суффиксом) — все они восходят к той же основе «кил-», но Киликеев выделяется именно двойным суффиксом, который сохранил в фамилии уменьшительную форму исходного имени.