Основой фамилии Вилисов послужило мирское имя Вилис. Вилисов - русифицированная прибалтийская фамилия. В ее основе лежит латышское мужское имя Виллис. Согласно одной из версий, это имя является вариантом немецкого Вильгельм. Оно, в свою очередь, происходит от слов will и helm, которые переводятся на русский язык как «желание» и «шлем». Возможно также, что Виллис является формой латинского имени Улисс (греческого Одиссей), которое означает «умный, хитрый, ловкий». Таким образом, потомок человека, обладающего именем Вилис, со временем получил фамилию Вилисов.