Фамилия Тиллоев — одна из тех, чей корень ведет не в славянскую, а в восточную языковую среду. В основе лежит персидско-таджикское слово «тилло» (tillo), которое означает «золото». Это не фамилия ремесленника, а скорее прозвище или даже ласкательное имя: Тилло — так могли назвать любимого, дорогого ребенка, «золотце», «золотой». В тюркских и иранских языках такие имена-пожелания (Тилло, Алтын, Заррин) были распространены: они не указывали на богатство, а служили оберегом или знаком особой ценности человека.

Суффикс -ев в фамилии не славянский по происхождению, а русифицированный. Когда носители фамилий из Средней Азии, Кавказа или Поволжья попадали в российскую документацию, их патронимические формы (Тилло-оглы, Тилло-заде) часто заменяли на привычный для русской канцелярии суффикс -ев. То есть Тиллоев — это «сын Тилло» или «потомок того, кого звали Тилло». Важно, что ударение в исходном слове падает на первый слог: Тилло, но в фамилии под влиянием русского языка оно сместилось на последний — Тилло́ев.

Географически фамилия встречается в Таджикистане, Узбекистане, а также среди таджикской и узбекской диаспоры в России. Встречаются варианты написания с одной «л» — Тилоев, что отражает особенности произношения в некоторых диалектах, но основная форма закрепилась с удвоенной согласной. Социальный контекст прост: предки носителя фамилии не принадлежали к знати, а были обычными людьми, получившими прозвище или имя от слова «золото» — возможно, за светлые волосы, ценный характер или просто как ласковое обращение в семье.