Фамилия Пильгуева — женская форма мужской фамилии Пильгуев, которая образована по самой распространённой в русском языке модели: от прозвища или имени с помощью патронимического суффикса -ев. Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — Пильгуев, то есть сын или потомок человека по прозвищу Пильгуй. Сама фамилия довольно редкая и несёт в себе следы диалектной лексики или искажённого личного имени.

Корень «пильг-» отсылает к слову «пильга» — в некоторых русских говорах, особенно на севере и в Сибири, так называли хилого, слабого, болезненного человека, а также плаксу или нытика. Слово могло звучать и как «пильгай» — отсюда прозвище Пильгуй. В таком случае фамилия образована от прозвища, которое дали человеку по внешнему виду или характеру: возможно, предок был тщедушным или часто жаловался. Версия с диалектным корнем выглядит правдоподобнее всего, поскольку слово «пильгать» (плакать, хныкать) фиксируется в словарях народных говоров.

Есть и другая, менее очевидная версия: основа могла возникнуть из варианта крестильного имени Фильгуй — искажённой формы от Филипп или Феофил. В народной речи звуки «ф» и «п» нередко менялись, особенно в заимствованных именах: Филипп превращался в Пилип, а от него могли образовать уменьшительное Пильгуй. Сравните с фамилиями Пильгунов, Пильгук — они тоже встречаются, хоть и редко, и построены по той же модели. Однако для фамилии Пильгуев версия с прозвищем от «пильги» надёжнее: в русской ономастике прозвища, описывающие внешность или поведение, давали гораздо чаще, чем создавали новые формы от редких имён.

Географически фамилия встречается в основном в центральных и северных областях России, единичные носители зафиксированы в Архангельской и Вологодской губерниях. В XIX веке Пильгуевы входили в состав крестьянского сословия; дворянских родов с такой фамилией не отмечено. Сейчас фамилия остаётся малочисленной, что делает её особенно интересной для тех, кто хочет проследить редкую родовую ветвь, уходящую корнями в диалектную среду русского Севера.