Основой фамилии Вилесов послужило мирское имя Велес. Древнерусское языческое мужское имя Велес восходит к индоевропейскому корню wel, значение которого связано с волшебством и переходом в мир мёртвых. Впоследствии в славянской традиции имя Велес было переосмыслено и стало ассоциироваться с нарицательным «власть» или «волос». Восточные славяне поклонялись богу Велесу – покровителю охоты, домашних животных и богатства. Велес считался грозным богом, поэтому не исключено, что имя Велес, данное ребёнку, было призвано выполнять охранительную функцию. Впоследствии первая буква «е» изменилась на «и» под влиянием русской произносительной нормы. Согласно другой версии, фамилия Вилесов восходит к чувашскому женскому имени Вилес. Таким образом, потомок человека, обладающего именем Велес, со временем получил фамилию Вилесов.