Фамилия Вилиева — женская форма, а её основа — мужская фамилия Вилиев. Она образована по самой распространённой в русском языке модели: от имени или прозвища с помощью суффикса -ев (в безударном положении после мягкого согласного или шипящего). В данном случае суффикс указывает на принадлежность: «сын Вилия» или «из рода Вилия».

Ключ к происхождению — в основе «Вил(ий)». Здесь возможны два пути. Первый и самый вероятный: это усечённая форма крестильного имени Вилий, которое в русских святцах встречается редко, но имеет греческие корни и восходит к слову «вилиос» — «верный, преданный». Второй вариант: основа связана с тюркским именем Вили (Вели), что значит «святой» или «друг» (от арабского «вали»). В таком случае фамилия могла появиться у народов Поволжья или Кавказа, где русская модель «Вилиев» накладывалась на местные имена.

География фамилии подсказывает, что второй вариант не менее реален. Фамилия Вилиев (и Вилиева) встречается в регионах с сильным тюркским и кавказским влиянием — в Азербайджане, Дагестане, среди татар и башкир. При этом русское окончание -ев говорит о том, что фамилия оформлялась уже в русскоязычной среде, возможно, при записи в метрические книги или при переписях.

Стоит обратить внимание на редкое окончание -иев, а не -ьев. В русской ономастике суффикс -иев обычно указывает на основу, оканчивающуюся на -ий (например, Вилий → Вилиев). Это отличает фамилию от более частых Вильев или Вильевых, где основа «Виль» могла быть сокращением от Вильгельм или польского имени Виль. Вилиева же стоит особняком — она не связана с немецкими корнями и почти наверняка происходит от личного имени, а не от прозвища.

Таким образом, предки носительницы фамилии могли быть людьми, носившими имя Вилий (в христианской традиции) или Вили (в мусульманской). Сословная принадлежность не прослеживается: фамилия могла возникнуть и в крестьянской среде, и среди духовенства, и в городских слоях. Точных исторических записей о фамилии Вилиева в дореволюционных источниках мало, что говорит о её сравнительной редкости и локальном бытовании.