Фамилия Вилькенс звучит по-немецки и по-голландски, и это сразу указывает на её географию. В отличие от большинства русских фамилий на -ов или -ин, она образована по западной модели: основа Вилькен плюс патронимический суффикс -с, который в нижненемецких и фризских диалектах заменял окончание -сон (сын). Проще говоря, Вилькенс — это «сын Вильке» или «род Вильке».

В основе лежит краткая форма от имени Вильгельм (Wilhelm). В немецких говорах, особенно на севере, Wilhelm превращался в Willke, Wilke, а позже — в Wilken. Имя древнее: wil (воля, желание) + helm (шлем, защита), то есть «защитник воли» или «решительный защитник». Для русского уха важно, что ударение в фамилии обычно падает на первый слог: ВИ́лькенс, хотя в бытовой речи встречаются варианты.

В Российской империи носители фамилии появлялись двумя путями. Первый — немецкие колонисты, которых приглашала Екатерина II: они оседали в Поволжье, под Санкт-Петербургом и в Новороссии. Второй — остзейские немцы из Прибалтики, где фамилия была распространена среди ремесленников и мелких чиновников. В метрических книгах лютеранских приходов XIX века Вилькенсы встречаются чаще в Курляндии и Лифляндии.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит особняком: суффикс -с — редкость для славянской ономастики. В русском языке её не переделывали, не русифицировали в Вилькенцова или Вилькенского, а оставляли в исходном звучании. Это признак того, что носители долго сохраняли национальную идентичность и не смешивались с крестьянским сословием.

Если искать параллели, то однокоренные фамилии — Вильке, Вилькен, Вильк, а также русифицированная форма Вилькенов (встречается у обрусевших потомков). Близкий по модели — фамилия Мартенс, тоже с западным -с на конце. В любом случае, Вилькенс — не случайная фамилия, а чёткий маркер: предки были выходцами из немецкоязычных земель, скорее всего, не дворяне, а горожане или сельские хозяева, носившие имя в честь своего отца Вильке.