Фамилия Ларионовы-Илларионовы — двойная, и её происхождение напрямую связано с двумя формами одного и того же имени. Основа здесь — крестильное мужское имя Илларион, которое пришло из греческого языка. В переводе оно означает «весёлый», «тихий», «радостный» — слово «hilarios» дало и сам смысл, и звучание. На Руси особо почитали блаженного митрополита Илариона Печерского, чьи мощи покоятся в Печерском монастыре, что укрепило имя в святцах.

Первая часть фамилии, Ларионовы, образовалась от народной, усечённой формы имени — Ларион. Такие формы в прошлом были типичны для простого сословия: крестьяне и горожане часто сокращали полные церковные имена в быту. Поэтому основатель рода Ларионовых, скорее всего, был человеком из непривилегированных слоёв. Вторая часть, Илларионовы, ведёт начало от полной, книжной формы имени. В дореволюционной России именно полные имена чаще ложились в основу фамилий знати, духовенства или семей, пользовавшихся в своей местности большим авторитетом.

Нередко двойная фамилия появлялась не из-за слияния двух разных родов, а по административной причине. При регистрации человек мог назвать оба бытовавших в семье варианта — и Ларионов, и Илларионов, — а чиновник фиксировал их вместе. Так фамилия закреплялась в виде двойной. Это объясняет, почему в документах встречаются оба написания.

Фамилия фигурирует в исторических источниках. Например, в Книге памяти Кировской области записана Ларионова-Илларионова Любовь Ивановна, родившаяся в 1931 году в деревне Гулины Биртяевского сельсовета Котельнического района. Эта запись — реальное свидетельство бытования двойной фамилии в XX веке в вятских землях.

Окончательно говорить о точном времени и месте возникновения конкретной ветви Ларионовых-Илларионовых можно только на основе серьёзных генеалогических изысканий: процесс формирования каждой отдельной фамилии был длительным и не всегда привязан к одной местности.