Фамилия Тилаи — редкая и нестандартная для русского слуха. Её происхождение не лежит на поверхности, и, скорее всего, она не является исконно русской в привычном понимании. В русской ономастике фамилии на -ий (в родительном падеже — Тилай) обычно указывают на прилагательное происхождение, но здесь основа совершенно иная.

Самый вероятный путь — фамилия Тилаи могла возникнуть в среде, где смешались разные языковые традиции, например, у тюркских или кавказских народов, а затем была русифицирована. Корень «тила» или «тил» в тюркских языках означает «язык» (как орган речи или как средство общения). Прозвище Тилай (или Тила) могли дать говорливому, красноречивому человеку, переводчику или, наоборот, тому, кто не умел держать язык за зубами. В таком случае фамилия образована по модели, характерной для народов Поволжья или Кавказа: к основе добавляли русский суффикс -ов/-ев, но в данном случае окончание -и могло закрепиться как показатель множественного числа или рода (например, «из рода Тила»).

Другая, менее очевидная версия — связь с грузинскими фамилиями. В грузинском языке есть слово «тила» (თილა), означающее «амулет», «талисман» или «желание». Фамилии, оканчивающиеся на -и, в Грузии распространены (например, Топури, Джугели). Если предки носителя фамилии Тилаи были грузинами, то фамилия могла означать «принадлежащий к роду того, кто делает амулеты» или просто «хранимый талисманом».

В любом случае, фамилия Тилаи не входит в списки типичных дворянских или крестьянских русских родов. Она могла появиться в результате миграций, браков или при переезде носителей из Закавказья или Средней Азии в центральную Россию в XIX–XX веках. Словообразовательная модель (корень + окончание -и без промежуточного суффикса) — редкая для славянских языков, что подтверждает её иноязычное происхождение. Единственное, что можно сказать с уверенностью: фамилия Тилаи — не случайный набор звуков, а след давнего прозвища, связанного либо с речью, либо с верой в защитную силу предметов.