Фамилия Кильмаев звучит нечасто, но её происхождение прозрачно и уводит нас в мир тюркских языков. В основе лежит личное имя Кильмай (варианты — Кельмай, Килмай), которое состоит из двух частей: «киль» (приди, явись) и «май» (не). Буквально имя-оберег означает «не приходи», «не являйся». Такие имена с отрицательной частицей давали в прошлом, чтобы обмануть злых духов: родители надеялись, что ребёнок с именем «Неприходи» останется незамеченным для болезней и несчастий. Это древняя магия имени, распространённая у тюркских народов — татар, башкир, казахов.

Фамилия образована по классической русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й. Кильмай → Кильмаев — «сын Кильмая». Суффикс указывает на то, что фамилия складывалась уже в русскоязычной среде, скорее всего, после XVI–XVII веков, когда тюркские имена начали массово русифицироваться при переходе в православие или при записи в документы Московского царства.

Географически фамилия привязана к регионам с татарским и башкирским населением: чаще всего её носители встречаются в Оренбургской области, Башкортостане, Татарстане, а также среди мишарей и тептярей. Встречается и у мордвы-эрзи, что объясняется многовековыми контактами с тюрками. В русских переписных книгах XVII века подобные имена не фиксируются, что косвенно подтверждает позднее оформление фамилии — скорее всего, в XIX веке, когда фамилии стали обязательными для всех сословий.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Кильмай могло превратиться в прозвище для пришлого человека, «явившегося невесть откуда». Но это вторичная версия. Основная и самая правдоподобная — охранительное имя, которое должно было уберечь носителя от бед. Родственные фамилии — Кильмаметов, Кильмухаметов (с другим компонентом), а также Кельмаев.