Фамилия Трильева — женская форма фамилии Трильев, а та, в свою очередь, образована от мужского имени или прозвища Триль. В русской ономастике фамилии с окончанием -ев обычно указывают на принадлежность к роду: «чей?» — Трильев, то есть сын или потомок Триля. Суффикс -ев, а не -ов, намекает на мягкую или шипящую основу исходного слова, что здесь и происходит.

Корень «триль» — самый спорный и интересный элемент. Наиболее правдоподобная версия — прозвище Триль, данное человеку с музыкальными наклонностями. В русских говорах и в профессиональной среде «триль» (от итальянского trillo) означает трель, переливчатый звук, часто в пении или игре на музыкальном инструменте. Так могли прозвать певчего, звонаря или просто любителя напевать. Эта версия логична: фамилии от прозвищ, описывающих манеру речи или пения, встречаются нередко (например, Басов, Теноров).

Слабая, но возможная альтернатива — связь с французским или немецким корнем, означающим «три» (тройка). В таком случае Триль могло быть искажённым прозвищем третьего сына или человека, жившего в доме под номером три. Однако для русской деревни такая модель нетипична, а фамилий с числительными в основе гораздо меньше, чем от качеств или занятий.

Географически фамилия Трильева редкая. Она почти не встречается в центральных областях России; единичные записи можно найти в южных регионах и, возможно, в среде потомков обрусевших немцев или поляков, где фамилии на -ев могли адаптироваться к местной модели. В любом случае, носитель фамилии почти наверняка происходит от человека, которого в быту выделяли за звонкий голос, склонность к пению или за особую манеру говорить — с переливами, «с трелью».