Фамилия Пилюгиа сразу обращает на себя внимание необычным окончанием. В русском языке фамилии на «-а» в именительном падеже характерны для украинской, белорусской и южнорусской традиции, но здесь мы видим редкую для восточнославянских фамилий флексию «-иа». Скорее всего, перед нами не исконно русская, а греческая фамилия, адаптированная к русской письменности. В греческом языке суффикс «-иа» часто образует фамилии от личных имён или топонимов, и заканчиваются они на «-иу» или «-иа». Пилюгиа — это, вероятно, русифицированная запись греческой фамилии Пилугиу или Пилюгиу, где ударение падает на последний слог.

Основа «Пилюг-» почти наверняка восходит к греческому слову «πύλη» (пили) — «ворота», «проход». В греческой ономастике есть фамилия Πυλιού (Пилю́), означающая «человек у ворот» или «привратник». Прибавление суффикса «-иа/иу» даёт значение «относящийся к воротам» или «сын привратника». В русском языке фамилия могла измениться под влиянием народной этимологии: носители или переписчики могли сблизить её с русским словом «пилюга» — так в диалектах называли мелкую, костлявую рыбу (ерша или окуня). Однако это вторичное осмысление, а не исходный корень.

Географически фамилия Пилюгиа редка и встречается в основном на юге России и в Краснодарском крае, где исторически жили греческие общины. Также она фиксируется среди понтийских греков, переселявшихся в Российскую империю в XIX веке из Малой Азии и Причерноморья. Возможен и другой путь: фамилия могла попасть в русскую среду через духовенство — греческие священники и учителя нередко получали русские паспорта, где их фамилии записывали на слух, с характерными окончаниями.

Словообразовательная модель здесь проста: основа + греческий суффикс принадлежности. Никаких русских суффиксов вроде «-ов» или «-ин» фамилия не приобрела, что говорит о её позднем закреплении в документах и сохранении иноязычной формы. В отличие от фамилий типа Пилюгин (от «пилюга»), Пилюгиа имеет совсем другую природу: это не прозвище по рыбе, а указание на место жительства или занятие предка — возможно, сторожа или сборщика пошлин у городских ворот.