Фамилия Пильтоян — редкий случай в русском ономастиконе. Она не вписывается в привычные славянские модели на -ов, -ин или -ский, а её звучание и суффикс указывают на армянское происхождение. Основа фамилии — личное имя или прозвище Пильто. В армянской антропонимике суффикс -ян (в старой орфографии -янц) означает принадлежность к роду, то есть Пильтоян — «из рода Пильто». Такая модель образования — самая распространённая среди армянских фамилий, она закрепилась в основном в XIX веке, когда на Кавказе и в Закавказье массово фиксировали фамилии по отцу или предку.

Корень «Пильт-» не имеет однозначного толкования в армянском языке. Возможно, это диалектное или искажённое прозвище, связанное с ремеслом или внешностью. По одной из версий, в основе лежит заимствование из тюркских языков: слово «пильт» могло означать «топор» или «тесак» (ср. турецкое «balta» — топор, но с другой фонетикой). В таком случае прозвище Пильто мог получить мастер-плотник или лесоруб. Менее вероятна, но не исключена связь с грузинским «пилти» (слон) — в таком случае прозвище могли дать крупному или сильному человеку.

Фамилия Пильтоян встречается в основном в России (по данным переписей — в Краснодарском крае, Ростовской области и Москве) и в Армении, где она редкая. Из-за малой распространённости в открытых источниках нет известных исторических носителей, которые бы дали чёткую привязку к сословию или профессии. Скорее всего, предки современных Пильтоян — крестьяне или ремесленники из исторической Западной Армении (ныне территория Турции) или из районов Нагорного Карабаха, откуда шла миграция в центральные регионы в конце XIX — начале XX века.

Интересная деталь: написание фамилии через «о» (Пильтоян, а не Пильтян) сохранило следы произношения, характерного для некоторых армянских говоров, где гласный в корне мог редуцироваться или, наоборот, удерживаться под влиянием русского языка. В документах XIX века можно встретить варианты Пилтоянц или Пилтян, что подтверждает живую фонетическую изменчивость. Таким образом, Пильтоян — не случайный набор звуков, а памятник миграции, ремесленного прозвища и армянской традиции родовых фамилий.