Фамилия Вилимберг звучит по-немецки, и это не случайно. Она относится к типичным немецким фамилиям-ориентирам, которые указывали на место жительства человека или его предков. В основе лежит сложение двух корней: «вилим» (или «вильм») — народная форма имени Вильгельм, и «берг», что по-немецки значит «гора». Таким образом, Вилимберг — это «гора Вильгельма» или «Вильгельмова гора». Скорее всего, так назывался хутор, поместье или небольшой населённый пункт, откуда был родом первый носитель фамилии.

В отличие от многих русских фамилий, образованных через суффиксы -ов/-ев или -ин, Вилимберг — это чистая топонимическая фамилия, застывшая в форме географического названия. Она не прошла через русскую суффиксальную обработку, что прямо указывает на её немецкое происхождение. Такие фамилии часто привозили с собой переселенцы из германских земель, приглашённые в Россию в XVIII–XIX веках, особенно в Поволжье и на южные территории.

Встречается фамилия в двух основных вариантах написания: Вилимберг и Виллимберг. Второй вариант — с удвоенной «л» — ближе к немецкой орфографии (Willimberg), но в русской записи «л» часто удваивали по инерции, как в фамилиях Мюллер или Шиллер. В некоторых документах можно увидеть и форму Вильмберг, где выпала соединительная гласная «и».

Географически фамилия редкая. В дореволюционных источниках она фиксируется в основном среди немецких колонистов Самарской и Саратовской губерний. После депортации немцев в 1941 году часть носителей оказалась в Сибири и Казахстане, а позже многие эмигрировали в Германию. Сегодня Вилимбергов в России немного, и почти все они — потомки тех самых колонистов.

Споров по поводу происхождения фамилии почти нет. Версия о немецкой топонимике — единственная убедительная. Фантастические гипотезы о славянском корне «вил» (от «вилы») или о связи с чешским именем Вилем не выдерживают критики: суффикс -берг (гора) однозначно отсылает к германской языковой среде. В ономастических справочниках фамилию нередко объединяют в одно гнездо с фамилиями Вильм, Вильман и Вильгельм, подчёркивая общую основу — имя Вильгельм.