Фамилия Вильимсон — яркий пример того, как русская письменность осваивала западноевропейские имена. В основе лежит скандинавское или немецкое личное имя Вильим (Wilhelm, William), а суффикс -сон (сын) прямо указывает на патронимическое происхождение: «сын Вильяма». В русской среде такие фамилии чаще всего появлялись у обрусевших немцев, шведов или выходцев из Прибалтики, которые служили в России с XVII–XVIII веков.

В отличие от исконно русских фамилий на -ов/-ев или -ин, модель на -сон в России не была народной. Она прижилась в основном среди петербургских немцев, офицеров и инженеров, приглашённых Петром I и его преемниками. Поэтому Вильимсон — фамилия не крестьянская, а скорее городская, служилая или купеческая. Встречаются варианты написания: Вильямсон, Виллимсон, что связано с разным чтением немецкого Wilhelm по-русски.

Интересная деталь: в XIX веке некоторые носители фамилии могли русифицировать окончание, становясь Вильимовыми или Вильямовыми, но исходная форма на -сон сохранила память о первоначальном «нерусском» корне. Географически фамилия тяготеет к Санкт-Петербургской, Лифляндской и Курляндской губерниям, где были компактные общины балтийских немцев. Встречается она и у потомков шведских пленных, оставшихся в России после Северной войны.

Словообразовательно фамилия проста: корень Вильим- (от Вильгельм, Вильям) плюс формант -сон, который в русском контексте воспринимался как фамильный, а не отчественный. В отличие от английского Williams, где суффикс -s указывает на принадлежность, русское -сон — калька с немецкого Sohn или шведского son. Таким образом, фамилия Вильимсон — это не столько «русская» фамилия, сколько документ эпохи, когда Россия активно вбирала европейские кадры.