Фамилия Пилмане — редкая, и её происхождение напрямую связано с профессиональным прозвищем. В основе лежит заимствованное слово «пилман» (от немецкого Pilmann или, в некоторых диалектах, Bilmann), которое на русском Севере и в Прибалтике могло означать «пильщик» или «лесоруб». Суффикс -е указывает на то, что фамилия, скорее всего, сформировалась под влиянием прибалтийско-немецкой или латышской традиции оформления фамилий, где окончание -е, -с, -ис типично для мужских родовых имён. Таким образом, Пилмане — это «сын пильщика» или просто человек, чей предок занимался распиловкой леса.

Географически фамилия тяготеет к западным регионам бывшей Российской империи — современной Латвии и Эстонии, а также к Петербургской губернии, куда в XIX веке активно привлекали рабочих из Прибалтики. Встречается она и у латышей, и у обрусевших немцев, а редкость корня говорит о том, что фамилия не получила массового распространения за пределами узкой профессиональной среды.

Словообразовательная модель здесь необычна для русской ономастики. Если бы фамилия формировалась по русскому типу, мы бы увидели Пилманов или Пилманкин. Форма Пилмане — это калька с прибалтийского способа записи фамилий, где окончание выполняет роль патронимического или посессивного показателя. Поэтому носители фамилии — почти наверняка потомки мастеровых людей, работавших на лесопилках или в строительстве, и сохранивших фамилию в том виде, в каком её записали при переписи в остзейских губерниях.