Фамилия Тильдиков образована по стандартной для русских фамилий модели: к основе Тильдик- добавился патронимический суффикс -ов. Суффикс -ик в основе указывает на то, что прозвище Тильдик было уменьшительным или обиходным. Скорее всего, так называли человека маленького роста, с некой характерной чертой или просто в быту — от полного имени или прозвища.

Самая вероятная версия происхождения корня — от тюркского слова «тильди» или «тильды», что в ряде тюркских языков (например, в татарском, башкирском, казахском) означает «языкастый», «говорливый», «болтливый». В таком случае Тильдик — прозвище словоохотливого человека, балагура или, наоборот, того, кто любил сплетничать. В тюркской среде такие прозвища были распространены, а при переходе в русскую среду они обрастали славянскими суффиксами.

Менее вероятна, но возможна версия от диалектного русского слова «тильда» (в некоторых говорах — «тиля»), означающего нечто болтающееся, шаткое, или от глагола «тилькать» — издавать негромкие звуки, звенеть. Однако географически фамилия Тильдиков встречается преимущественно в регионах с сильным тюркским субстратом — в Поволжье, Приуралье, на юге Урала. Это делает тюркскую этимологию более убедительной.

Фамилия редкая. В дореволюционных источниках и метрических книгах она почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении или о бытовании в среде крестьянства и мещанства, не оставивших обильных письменных следов. Сословно предки Тильдиковых, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами, возможно, из числа крещёных татар или башкир, принявших русскую фамилию.

В написании фамилии возможны варианты: Тильдиков, реже — Тильдыков (с буквой «ы» в корне, что ближе к тюркскому произношению). Склоняется по общим правилам мужских фамилий на -ов.