Фамилия Вилиахунова — редкий случай, когда географическое происхождение проясняет основу быстрее, чем морфологический разбор. Судя по структуре, это женская форма, а мужской вариант — Вилиахунов. Корень «Вилиахун» почти наверняка восходит к тюркскому или арабо-тюркскому личному имени, бытовавшему в Поволжье, Приуралье или Средней Азии. Вторая часть — «хун» — в тюркских языках часто означает «хан», «господин» или «правитель». Первая часть «Вилиа» может быть искажением арабского «Вали» (святой, покровитель) или диалектного варианта имени «Виль» (от «Вильдан» — «мальчик, слуга рая»). Таким образом, «Вилиахун» — сложносоставное имя, которое толкуют как «хан Вали» или «святой правитель».

Суффикс «-ов» (в женском роде «-ова») указывает на русскую модель образования фамилий: «сын (или дочь) такого-то». Носитель фамилии Вилиахунов — потомок человека по имени Вилиахун. Такие патронимические фамилии на «-ов» массово закреплялись за крещёными инородцами в XVI–XIX веках, особенно среди татар, башкир и народов Кавказа, переходивших в православие. Имя могло принадлежать предку-мусульманину, которого при крещении не переименовали, а записали по старому имени, или же фамилию дали уже по прозвищу, образованному от этого имени.

Интересная деталь: фамилия сохранила неассимилированный звук «х» в середине, что для русской фонетики нехарактерно. В говорах её могли бы «обкатать» до «Вильякунов» или «Вилиакунов», но этого не произошло — значит, носители долго жили компактно, в среде, где исходное имя было понятно. Скорее всего, предки Вилиахуновых — из татарских или башкирских родов, принявших православие в XVIII–XIX веках и сохранивших память о родоначальнике.

В ономастических словарях (например, у Б. Унбегауна или А. Суперанской) эта фамилия не упоминается — она слишком редкая и локальная. Её носители сегодня встречаются в основном в Башкортостане, Татарстане и Оренбургской области. Фамилия не имеет отношения к европейским именам (Вильгельм) или географическим названиям — это чисто тюркский антропоним, обрусевший через суффикс.