Фамилия Килоева — твёрдая женская форма, мужской вариант — Килоев. Словообразовательная модель здесь не самая очевидная, но довольно показательная. Основа «Кило-» с суффиксом -ев (а не -ов) указывает на то, что исходное прозвище или имя оканчивалось на мягкий согласный или на -й. В русской ономастике фамилии на -ев обычно образуются от основ на -ь, -й или от тюркских и кавказских имен с конечным мягким звуком.

Корень «кил-» в тюркских языках означает «приходи», «приди» (повелительная форма глагола кел/кил — «приходить»). В осетинском языке «кил» — «клык» или «зуб». Встречается и в балкарском, карачаевском, кумыкском как часть личных имён или прозвищ. Поэтому носители фамилии Килоев/Килоева, скорее всего, имеют северокавказские или тюркские корни. Фамилия распространена в Осетии, Ингушетии, Чечне, а также среди кумыков и балкарцев.

Самая вероятная версия: прозвище Кило (основа фамилии) дали человеку по характерной черте внешности — например, крупному зубу или выступающему клыку. В осетинской среде такие прозвища не редкость, они легко переходили в фамилии. Менее вероятная, но возможная версия — от тюркского имени Кил, которое давали долгожданному ребёнку («пришёл, наконец»). В этом случае фамилия означала бы «сын пришедшего» или «потомок долгожданного».

С точки зрения сословной истории, фамилия Килоева не относится к дворянским — она крестьянская или горская, без фиксации в родословных книгах Российской империи. Встречается в метрических записях XIX века по Терской области, где осетины и чеченцы получали фамилии по отцу или деду. Фамилия не переделывалась в советское время, сохранила исходное окончание, что для кавказских фамилий — обычное дело.