Фамилия Лилин — один из примеров того, как еврейская именная традиция сплелась с русской словообразовательной моделью. В основе фамилии лежит разговорная форма мужского имени Илья — Лиля. Канонический вариант этого имени — Илия, что в переводе с древнееврейского означает «господь мой — Бог». Среди библейских покровителей имени — Илья-пророк, легендарная фигура в еврейской и христианской традиции, чудотворец и прорицатель, грозный обличитель идолопоклонства.

Фамилию образовали по типично русской модели: к основе «Лиля» добавили суффикс принадлежности -ин. В крестьянской и мещанской среде этот суффикс означал «чей?», «из чьих будешь?», поэтому Лилин — это буквально «потомок Лили», то есть человека, которого в быту звали уменьшительным Лиля. Такой способ адаптации еврейских имён через русские патронимические суффиксы был особенно распространён в черте оседлости в XIX веке, когда фамилии становились обязательными для всего населения Российской империи.

Интересно, что фамилия Лилин стоит в ряду других еврейских фамилий, образованных от разговорных форм имени Илья: Ильин, Ильичев, Елин, Елькин. Однако форма «Лиля» встречается реже, что делает фамилию отличимой от массовых патронимов. В отличие от специфических еврейских фамилий-аббревиатур (вроде Кац — «коэн цэдэк») или фамилий с формантами -сон, -ман, -штам, Лилин по своему строению чисто русская, хотя и несёт в себе еврейское имя.

Географически фамилия тяготеет к западным губерниям Российской империи и к Украине, где имя Илья в форме Лиля бытовало в еврейской среде. В современной России фамилия встречается, но не входит в число распространённых.