Фамилия Пилюкова — женская форма, мужская — Пилюков. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Пилюк. Словообразовательная модель простая: суффикс -ов- указывает на принадлежность («чей?»), то есть Пилюков — сын или потомок Пилюка.

Корень «пил-» сразу вызывает ассоциацию с глаголом «пить». Вероятнее всего, прозвище Пилюк дали человеку, который любил выпить, — так на Руси называли горьких пьяниц или, реже, тех, кто профессионально варил или разливал хмельные напитки. В говорах слово «пилюка» могло звучать как «питух» или «питок», то есть «пьяница». Подтверждение этой версии находим в словаре русских фамилий Б. Унбегауна: он относит подобные образования («Питухин», «Пиялкин») к группе «прозвищ по склонности к выпивке». Фамилия Пилюков стоит в том же ряду.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с глаголом «пилить» или существительным «пила». В этом случае Пилюком могли прозвать человека, работавшего с пилой: лесоруба, плотника или пильщика на мельнице. Однако форма «Пилюк» для такого значения менее типична: в русских фамилиях чаще встречаются «Пилов», «Пильников» или «Пильщиков». Версия с «пить» выглядит убедительнее.

Географически фамилия встречается в центральных и южных областях России, особенно в Курской, Воронежской и Ростовской областях. Встречаются единичные носители в Беларуси и на Украине, что объясняется общими корнями восточнославянской ономастики.

Социальный контекст: фамилия недворянская, крестьянская или мещанская. Пилюковы — это потомки простых людей, которых в быту называли по характерной черте или занятию. Никаких громких исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что типично для прозвищных фамилий «низкого» происхождения.