Фамилия Вилинов образована от прозвища Виля, а его значение, скорее всего, связано с особенностями человека. В «Толковом словаре живого великорусского языка» В. Даля есть слово «вилюга» — так в Курской области называли хромого. Если прозвище возникло именно там, основатель рода Вилиновых мог быть уроженцем этих мест и отличаться походкой. Но это не единственная версия.

Прозвище Виля могли дать и от глагола «вилять» — человеку уклончивому, не прямому в словах или делах, либо тому, кто ходил вразвалку. Есть и третий вариант: в основе лежит слово «вилы», у которого в народе было несколько значений — от сельскохозяйственного орудия до шутливого названия ног или даже рта. Какая из версий точнее, сказать трудно: все три возможны, а письменных свидетельств о конкретном прозвище не сохранилось.

Сама фамилия построена по простой и распространённой модели: к прозвищу Виля добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Вили). Со временем форма закрепилась, и потомки человека по прозвищу Виля стали Вилиновыми. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще образовывались от имён и прозвищ на твёрдый согласный, суффикс -ин типичен для основ на -а/-я, что косвенно подтверждает прозвищное происхождение — имя Виля в святцах не встречается.