Фамилия Лилипео — редкая и нестандартная для русского слуха. Она не вписывается в привычные модели на -ов, -ин или -ский, и это сразу подсказывает, что её происхождение, скорее всего, невеликорусское, а пришлое, возможно, из западноевропейских языков.

Скорее всего, основа фамилии — итальянская или испанская. В итальянском «giglio» означает «лилия», а уменьшительная форма «giglio» или «giglietto» могла превратиться в фамилию Джильо или Джильетти. Русская передача «Лилипео» могла возникнуть при адаптации итальянской фамилии Giglietto или Gigliotti: звук [дж] осмыслялся как [л] (через промежуточное «ль»), а окончание -о осталось как типичное для южноитальянских фамилий. Вторая версия — от итальянского «liliput» (лилипут), но это слово появилось в языке поздно, после книги Свифта (1726 год), и вряд ли стало бы основой для фамилии в эпоху её формирования.

Если принять итальянский след, то предок носителя фамилии мог быть родом из Южной Италии (Сицилия, Калабрия, Апулия), где фамилии на -о особенно часты. Занятие предка — скорее всего, не ремесло, а прозвище, связанное с цветком: возможно, он выращивал лилии, торговал ими или имел соответствующую внешность (белокурый, с тонкими чертами). В русской среде фамилия могла появиться в XIX — начале XX века через браки с итальянцами, приезд специалистов (архитекторов, музыкантов) или через эмиграцию.

Суффикс -ео в русском написании — редкий. Он не является типичным русским патронимическим суффиксом. Фамилия не склоняется по падежам в мужском роде (Лилипео пришёл), а в женском может оставаться неизменной или склоняться по правилам фамилий на -о. Встречаемость её в России крайне низкая, о чём говорит отсутствие в массовых базах данных и телефонных справочниках. Это фамилия-уникум, которая хранит память о дальних миграциях и культурных связях.