Фамилия Кильманов — редкий случай, когда тюркская основа и русский суффикс складываются в фамилию, не потерявшую связи с исходным значением. Если отбросить окончание -ов, перед нами Кильман. А это скорее всего форма имени Кельман, которое восходит к тюркскому «кель» — «приходи» (повелительное наклонение) и «ман» — аффикс, образующий имена. В буквальном смысле: «приди, явись» — так могли назвать долгожданного ребёнка, особенно если до него дети умирали или рождались только девочки. Имя-оберег, призыв к жизни. Такие «повелительные» имена (Бильман, Алман, Кульман) встречаются у татар, башкир, казахов.

Суффикс -ов указывает на обрусение: фамилия сложилась в среде, где крещёные тюрки или русские, взявшие прозвище от соседей, оформляли его по русской патронимической модели. То есть Кильманов — буквально «сын Кильмана». В документах XVI–XVII веков, когда шёл активный учёт служилых татар и новокрещенов, такие фамилии фиксировались в Поволжье и Приуралье. Сейчас Кильмановы встречаются в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях — это старая зона расселения тюркских народов.

Есть и вторая, менее вероятная версия: от русского диалектного слова «кильман» — так на севере могли называть неуклюжего, мешковатого человека. Но она слабая хотя бы потому, что слово это нигде не зафиксировано в словарях русских говоров. Тюркский корень надёжнее и объясняет географию фамилии.

В сословном плане Кильмановы, скорее всего, происходят из крестьян или служилых татар. Дворянских родов с такой фамилией нет ни в Общем гербовнике, ни в родословных книгах. Фамилия не стала массовой, осталась локальной — что говорит о её относительно позднем закреплении и отсутствии миграции носителей в столицы.