Фамилия Лилянова образована от женского имени Лиляна, которое в свою очередь является производной формой от имени Лилия. В основе — народная традиция давать «цветочные» имена, популярная у южных славян, особенно у болгар и сербов. Имя Лиляна (болг. Лиляна) — аналог русского имени Лилия или Лилияна, но с характерным для балканской ономастики суффиксом -ан(а). Фамилии на -ов/-ев от женских имён — явление редкое, но встречающееся: если мужчина носил прозвище или отчество по матери (в случае, когда мать была главой семьи, вдовой или её имя было более значимым), то его дети могли записаться как Лиляновы.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — Лилянов, то есть сын или потомок Лиляны. Географически фамилия Лилянова чаще всего встречается в Болгарии, а в России — в среде потомков болгарских переселенцев, которые в XIX веке осваивали земли Бессарабии и Новороссии. В русском контексте фамилия могла возникнуть и искусственно, при записи болгарского оригинала в церковных книгах — например, болгарскую фамилию Лилянов или Лилянова адаптировали к русской модели склонения.

Вторая, более спорная версия, связывает основу с диалектным словом «лиля» — так в некоторых говорах называли болтливого человека или того, кто говорит невнятно, «лепечет». Но эта гипотеза слабее: слово «лиля» не зафиксировано в широком употреблении, и фамилия Лилянова имеет чёткую параллель с женским именем у южных славян, что делает первую версию основной.

В написании фамилии обращает на себя внимание двойное «н»: Лилянова, а не Лиляова. Это указывает на полную форму имени Лиляна, где суффикс -ан- сохраняется, а не на краткую (Лиля). Такая орфография типична для болгарских фамилий на -анов, -янов, которые в русской традиции часто пишут с одним «н», но здесь устоялся вариант с удвоением.