Фамилия Кильметьев — тюркского происхождения, и её разбор стоит начать с имени, а не с суффикса. В основе лежит мужское личное имя Кильмет, которое образовано сложением двух слов: древнетюркского «киль» (приходи, будь) и «мет» (цель, желание). Имя Кильмет (или Гильмет) означало «будь желанным», «приди как цель», то есть его давали ребёнку, которого долго ждали. Со временем имя закрепилось как родовая основа, а русский суффикс -ев присоединился по модели «чей?» — Кильметьев, то есть сын или потомок Кильмета.

Суффикс -ев здесь указывает на то, что фамилия формировалась в среде, где уже действовали русские патронимические модели. Это характерно для татарских, башкирских и других тюркских фамилий, которые в XVI–XIX веках фиксировались в русских документах. Интересно, что написание через мягкий знак (Кильметьев, а не Кильметев) — не ошибка, а следствие адаптации: в тюркских языках звук «м» смягчается перед «е», и русские писцы передавали это на слух.

Географически фамилия привязана к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Самарская области. Встречается она и у чувашей, и у башкир, но чаще всего — у казанских татар. В некоторых говорах имя Кильмет могло звучать как Гильмет, отсюда же фамилия Гильметьев — однокоренная, но с другим начальным согласным. Оба варианта означают одно и то же, и их путают даже в архивах.

Сословно носители фамилии Кильметьев относились к государственным крестьянам или служилым татарам. В XVIII–XIX веках их предки не были ни дворянами, ни крепостными — они платили подати и несли военную или ямскую службу. Никаких «княжеских корней» или «древнего боярского рода» за этой фамилией не числится, и это нормально: подавляющее большинство тюркских фамилий именно такие — бытовые, прозрачные, без легенд.