Фамилия Лильков образована от имени или прозвища Лилько. Основа здесь — «Лиль-», а суффикс «-ко» типичен для украинской, белорусской и южнорусской антропонимии: так уменьшительно-ласкательно оформляли личные имена (Ивашко, Гринько, Васько) или прозвища. Фамилии с суффиксом «-ов» потом крепились к таким основам по русской модели: Лилько → Лильков — «сын Лилька».

Что скрывается за корнем «Лиль-»? Самый прямой путь — к уменьшительной форме имени Илья (в народных говорах — Лиля, Лилька). Илья — имя частотное, и его производные дали множество фамилий: Ильин, Ильюшин, Ильков — и Лильков в том же ряду. Но есть и вторая версия: прозвище Лилько могли дать человеку с мягким, «лилейным» характером (от слова «лилия» в переносном смысле) либо, наоборот, по профессии — литейщику, лильщику металла (от глагола «лить», «лильё»). В северных и центральных говорах «лилькать» означало лепетать, говорить невнятно — прозвище могло закрепиться за картавым или сюсюкающим человеком.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине. В дореволюционных переписях Лильковы встречаются в Курской, Харьковской, Воронежской губерниях — там, где суффикс «-ко» был в ходу. Социальный состав смешанный: среди носителей были и крестьяне, и мещане, но дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — она осталась в низовых сословиях.

Сравните с однокоренными Лильченко, Лилько, Лилькевич — все они держатся на той же основе, но разные суффиксы выдают региональные особенности оформления. Лильков — самый «русифицированный» вариант, где украинский суффикс «-ко» перекрыт русским патронимическим окончанием.