Фамилия Вильхова — женская форма фамилии Вильхов, которая образована от прозвища или мирского имени Вильх. В основе лежит диалектное слово «вильха» — так в некоторых русских говорах, особенно в западных и южных регионах, называли ольху. Дерево ольха, или вильха, часто фигурировало в народных названиях растений, и прозвище могли дать человеку, жившему в ольховой роще, рядом с ольшаником, либо тому, кто занимался обработкой ольховой древесины — она ценилась в бондарстве и для изготовления поделок.

Суффикс -ов в мужской форме указывает на типичную русскую модель образования фамилий от основ на согласный: Вильх → Вильхов (чей? — сын Вильха). Фамилия редкая, встречается в основном в центральных и северо-западных областях России, а также в Беларуси, где слово «вильха» широко употребительно. В польском языке родственное слово olcha дало фамилию Ольховский, но русская Вильхова стоит ближе к народной, неканонической лексике.

Интересно, что фамилия Вильхова могла возникнуть и как топонимическая — от названия деревни Вильхово или Вильхи, которые встречаются в Псковской, Смоленской и Брянской областях. Переселенцы из таких мест нередко получали фамилию по названию покинутого села. В этом случае основа та же — ольха, но путь образования иной: не от прозвища, а от географического названия.

Слово «вильха» фиксируется в диалектных словарях, в частности у Владимира Даля, где оно помечено как южное и западное. Это даёт основание предполагать, что предки носителей фамилии жили в зоне смешения русских и белорусских говоров. Сословно фамилия Вильхова не даёт подсказок: её могли носить и крестьяне, и мещане, и однодворцы — слишком редкая, чтобы привязывать к конкретному слою. В дореволюционных метрических книгах она изредка встречается в Тверской и Смоленской губерниях, но массовой никогда не была.