Фамилия Вилеев — один из тех случаев, когда при внешней простоте корня сразу возникает несколько версий, и ни одна из них не лежит на поверхности. Основа фамилии — «Вилей», а суффикс «-ев» указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Вилеев, то есть сын или потомок человека по имени или прозвищу Вилей. Но что скрывается за этим именем?

Первая и самая прямая версия ведет к крестильному имени. В православных святцах есть имя Вилей (Вил, Вилий) — краткая форма от Виталий или, что реже, от латинского имени Вильгельм, которое попало в русский обиход через польское влияние. В таком случае фамилия Вилеев — это «отчество» от уменьшительной формы церковного имени. Подобная модель образования (полное имя → краткая форма + суффиксы -ов/-ев) дала тысячи русских фамилий: Иванов, Петров, Сидоров. Вилеев стоит в том же ряду, но его исходное имя встречалось реже, отсюда и относительная редкость фамилии.

Вторая версия отталкивается от прозвища. В северных и сибирских говорах «вилей» (или «вилять») могло означать человека уклончивого, нерешительного, «виляющего». Прозвище Виля или Вилей давали тому, кто «ходит вокруг да около», избегает прямого ответа. Такое прозвище легко закреплялось за крестьянином или ремесленником, а затем перешло в фамилию. Эта версия правдоподобна, но уступает первой по частотности, так как прозвища с корнем «вил-» чаще давали в форме Виляй или Вилюн, а не Вилей.

Третья, менее очевидная, но географически конкретная версия связана с топонимом. На карте России есть несколько рек с названием Вилейка (притоки в Архангельской области и в Беларуси), а также город Вилейка в Минской области. Переселенец с берегов Вилейки или из города Вилейка мог получить прозвище «Вилей», то есть «человек с Вилейки». Фамилии от названий рек и городов — обычное дело (Москвин, Волгин, Донской), и Вилеев может быть именно таким «географическим» вариантом. Однако в отличие, например, от фамилии Вилейко, которая прямо указывает на жителя Вилейки, форма Вилеев скорее говорит о патрониме, а не о месте.

Таким образом, наиболее вероятно, что фамилия Вилеев произошла от редкого крестильного имени Вилей — сокращения от Виталий. Это делает её типичной русской фамилией «по отцу», возникшей не позднее XVII века, когда отчества окончательно закрепились в качестве наследственных фамилий. Встречается она преимущественно в центральных областях России и в Поволжье, что косвенно подтверждает связь с крестильным именем, а не с северным прозвищем.