Фамилия Килоян звучит как типичная армянская, и это первое, что приходит в голову. Суффикс -ян (или -янц) указывает на принадлежность к роду: «из дома такого-то», «потомок такого-то». В армянской ономастике это самый распространенный патронимический формант, аналогичный русскому -ов/-ев. Основа фамилии — Кило — скорее всего, восходит к личному имени или прозвищу.

Самая прямая версия: Кило — это краткая форма от армянского имени Киликоп, которое, в свою очередь, происходит от греческого имени Кириакос (Κυριακός), означающего «господний», «принадлежащий Господу». В армянском языке имя трансформировалось в Килик или Киликос, а в бытовой речи сократилось до Кило. Тогда Килоян — «потомок Кило», то есть потомок человека по имени Кириак.

Есть и другая, менее вероятная, но любопытная версия. В армянских диалектах слово «кило» может означать «килограмм» (заимствование из французского через русский), но в качестве прозвища такое могло закрепиться за торговцем, который отпускал товар на вес, или за человеком плотного телосложения. Однако для средневековья, когда фамилии только формировались, имя Килик (от греческого Кириак) выглядит гораздо убедительнее. Прозвище «Килограмм» появилось бы намного позже.

Фамилия Килоян распространена в Армении, особенно в Ереване и областях вокруг озера Севан, а также в армянских диаспорах России и США. Встречаются варианты написания — Килоянц (с более архаичным суффиксом -янц) и, реже, Келоян, что может быть связано с диалектным произношением. Однокоренных фамилий, вроде Килосян или Киликян, практически нет, что делает Килоян довольно самобытным вариантом.