Фамилия Тильман, в отличие от большинства русских фамилий, не имеет славянских корней. Её основа — немецкое личное имя Tilman, которое восходит к древневерхненемецкому Thietmar (от thiot — «народ» и mari — «знаменитый, славный»). Таким образом, исходное значение — «знаменитый в народе». На русской почве имя превратилось в фамилию, сохранившую немецкое окончание -ман, что указывает на «человека» (нем. Mann). Это типичная модель для немецких фамилий, образованных от личных имён без дополнительных суффиксов.

В России фамилия Тильман встречается в основном среди потомков немецких колонистов, переселявшихся в XVIII–XIX веках по приглашению Екатерины II. Основные регионы бытования — Поволжье (бывшая Самарская и Саратовская губернии), а также юг Украины и Причерноморье, где существовали крупные немецкие поселения. Встречается и у обрусевших немцев, чьи предки работали мастерами, ремесленниками или управляющими в поместьях.

В русском языке фамилия не склоняется по падежам, если принадлежит мужчине (Тильман пришёл, встретил Тильмана), и остаётся неизменной у женщин (Анна Тильман). Варианты написания с одной «л» (Тильман) или двумя (Тилльман) — это следы адаптации к разным диалектам немецкого языка или ошибки при записи в метрических книгах.

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её путают с еврейскими фамилиями на -ман, но в данном случае корень однозначно немецкий, а не идиш. Встречается также редкое значение: в нижненемецких диалектах «Til» могло означать «доска» или «планка», что делало Тильмана прозвищем плотника, но эта версия менее вероятна, так как основная масса носителей происходит именно от личного имени.

Среди известных носителей — немецкий композитор и органист Иоганн Готфрид Тильман (XVIII век), а также российские врачи и учёные немецкого происхождения, например, хирург Александр Тильман, работавший в Москве в XIX веке. Но в целом фамилия остаётся относительно редкой, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если вы Тильман, с высокой вероятностью ваши предки — поволжские или причерноморские немцы.