Фамилия Тилюфанова — редкий пример, где за основу взято не каноническое церковное имя, а его народная, разговорная форма. В её основе лежит имя Тилюфан — один из вариантов крестильного имени Феофан (от греческого «Теофанес» — «богоявление»). В русской народной среде имя Феофан прошло через несколько ступеней упрощения: Феофан → Фофан → Хофан → Тилюфан. Переход «ф» в «х» и последующее появление «т» в начале слова — типичное явление для северных и центральных русских говоров, где так называемое «цоканье» и смешение звуков давало неожиданные варианты. Суффикс -ов- указывает на типичную модель образования русских фамилий: Тилюфан → Тилюфанов → Тилюфанова (буквально «сын Тилюфана»).

Географически фамилия почти наверняка происходит из регионов, где было сильно влияние старообрядчества или архаичных говоров. В официальных документах XVIII–XIX веков имя Тилюфан встречается в переписях Вологодской, Архангельской и Вятской губерний — именно там сохранялись старые произносительные нормы. Носитель фамилии, скорее всего, был крестьянином или посадским человеком, так как дворянские роды редко брали такие «опрощённые» формы. Интересно, что у фамилии есть «двойник» — Тилюпанов, где основа восходит к тому же корню, но с другим суффиксом. Сравнение с однокоренными фамилиями (Фофанов, Хофанов, Тифанов) подтверждает, что Тилюфанов — один из звеньев длинной цепочки народного переосмысления греческого имени.

Мужская форма фамилии — Тилюфанов — встречается ещё реже женской, что делает её особенно ценной для генеалогов. В современных базах данных носители фамилии Тилюфанова фиксируются в единичных случаях, преимущественно на Урале и в Сибири, куда переселенцы из северных губерний уходили в XIX веке. Поскольку фамилия не попала в массовые списки советского времени, её сохранность говорит о том, что предки не меняли её искусственно и не «облагораживали» под более благозвучные варианты. Это редкий случай, когда фамилия донесла до нас живую диалектную черту русского языка — превращение Феофана в Тилюфана.