Фамилия Вилим — редкий случай, когда перед нами не переосмысленное прозвище или профессия, а почти не тронутая временем форма личного имени. В основе лежит западнославянская или, что вероятнее, немецкая версия имени Вильгельм. В чешском, польском и словацком языках имя Wilhelm сократилось и адаптировалось как Vilém (Вилем), а в немецких диалектах — как Willim или Wilm. Русское ухо переделало его в Вилим, и именно в таком виде имя фиксировали в старых документах: например, в переписных книгах XVII века встречаются посадские люди и крестьяне с именем Вилим, что говорит о его бытовании среди простого населения, а не только в среде иноземных специалистов.

Фамилия образована без дополнительного суффикса — по так называемой «нулевой» модели, когда имя отца переходило в фамилию без изменений. Это нетипично для русской традиции, где преобладают формы на -ов, -ев, -ин, но встречается в семьях, где имя было редким и воспринималось как уже готовое родовое прозвище. Такое оформление указывает на то, что фамилия могла закрепиться в среде, где имя-основа звучало привычно: у потомков переселенцев из Речи Посполитой, у обрусевших немцев или в городах с активными торговыми связями с Западом.

Географически фамилия Вилим встречается редко, но её очаги заметны на западе и северо-западе России, а также в Сибири — туда в XVIII–XIX веках ссылали или переселяли мастеровых с немецкими и польскими корнями. Встречаются единичные носители среди старообрядцев: имя Вилим (в форме Вили́м) бытовало у староверов, которые иногда брали неканонические имена из бытового обихода или из местных говоров.

Интересная деталь: в чешском языке Vilém — аналог русского Владимира по звучанию и значению (оба имени несут смысл «властелин» и «шлем»), но в русской среде фамилия Вилим не имеет ничего общего с именем Владимир. Это отдельная линия, которую не стоит путать с фамилиями Вилимов или Вильямов — те образованы от полных форм имени Вильгельм через суффиксы. Вилим же стоит особняком: это имя, ставшее фамилией без посредников, и в этом её главная ценность для историка.