Кильметьева — фамилия, которая сразу выдает своё тюркское происхождение, и в этом её главная особенность. В отличие от множества русских фамилий на -ов/-ев, образованных от крестильных имён, эта фамилия строится по другой модели: основа — тюркское имя или прозвище, а суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?» — сын Кильметя). Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Кильме́тьева.

В основе фамилии лежит мужское имя Кильметь (или Кельметь, Гельметь), которое встречается у татар, башкир и других тюркских народов. Имя это составное. Первая часть «киль-/кель-» восходит к тюркскому «кел» — «приходи, приди». Вторая часть «-меть» — это искажённое «мәхәммәт» (Мухаммед). Таким образом, Кильметь можно перевести как «приди, Мухаммед» или «явился Мухаммед». Это типичное имя-пожелание: родители надеялись, что ребёнок будет под защитой пророка или что в семье появится благословенный наследник.

Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких согласных) указывает на то, что фамилия формировалась в русской языковой среде. Многие татарские и башкирские фамилии получили такое окончание при переходе на русское делопроизводство в XVI–XIX веках. Первоначально форма была патронимической: «Кильметьев сын» — то есть сын человека по имени Кильметь. Со временем притяжательное прилагательное закрепилось как наследственная фамилия.

Географически носители фамилии Кильметьев/Кильметьева чаще всего встречаются в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской, Челябинской и Самарской областях — регионах с исторически смешанным русско-тюркским населением. Встречается фамилия и среди крещёных татар (кряшенов), у которых она сохранила доисламскую основу.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Кильметь могло закрепиться не как личное имя, а как прозвище для пришлого человека или гостя (от «киль» — «приди»). Но эта версия менее вероятна: в ономастике принято считать, что большинство фамилий на -ев от тюркских основ восходят именно к личным именам, а не к нарицательным прозвищам.