Фамилия Кильсеев — один из тех случаев, когда основа явно нерусская, а суффикс и окончание — русские, что сразу указывает на путь её появления. Фамилия образована по модели «основа + -ев», то есть от имени или прозвища, оканчивающегося на «-ей» или мягкий согласный: Кильсей → сын Кильсея, отсюда Кильсеев.

Что же такое «Кильсей»? Скорее всего, это русифицированная форма тюркского имени или прозвища. В тюркских языках (татарском, башкирском, чувашском) есть корень «киль» — «приходи», «приди». Имя Кильдей, Кильдибай, Кильсеит — не редкость в Поволжье. Вариант «Кильсей» мог возникнуть как сокращение от более длинного имени, например, Кильсеит (где «сеит» — «господин», «предводитель») или как прозвище от «киль» + «сей» (возможно, искажённое «сай» — «ручей», «овраг»). Таким образом, предок Кильсеевых, вероятно, был выходцем из тюркской среды — татарином, мишарём или чувашом, принявшим православие, а вместе с ним и фамилию по отцу.

Суффикс «-ев» указывает на то, что фамилия оформилась уже в русской среде. Подобные фамилии — Кельсеев, Кильдеев, Кильдишев — компактно встречаются в документах XVI–XVII веков на территории бывшего Казанского ханства, в Нижегородской, Симбирской, Пензенской губерниях. Кильсеев — более редкий вариант, но с той же географической привязкой.

Версия о происхождении от финно-угорского корня (например, «киль» — «рыба» в некоторых диалектах) менее правдоподобна: фамилии на «-сеев» среди марийцев и мордвы нехарактерны, а тюркская модель даёт ясное объяснение и подтверждается соседними фамилиями.

Итог: Кильсеев — фамилия с тюркскими корнями, указывающая на предка по имени Кильсей. Носители фамилии — потомки крещёных татар или чувашей, живших в Среднем Поволжье. Других версий, заслуживающих серьёзного рассмотрения, нет.