Фамилия Вильмоап — случай настолько редкий, что его можно назвать штучным. Вы не найдёте её в массовых списках русских фамилий, она отсутствует в классических словарях Унбегауна или Никонова. Всё потому, что перед нами, скорее всего, не исконно русская фамилия, а результат поздней записи или адаптации иноязычного прозвища.

С точки зрения словообразования, фамилия не вписывается в типичные модели на -ов, -ин или -ский. Окончание «-ап» нетипично для славянских языков. Здесь можно предположить два пути. Первый: фамилия образована от немецкого или голландского имени или названия места. Вторая часть «-ап» может восходить к нидерландскому «-aap» (обезьяна) или быть искажением окончания фамилии типа «Вильмоп» или «Вильмоа». Второй вариант — это калька с финно-угорского корня, где «виль» часто означает «новый» (ср. фин. «uusi»), а «моап» — искажённое название местности или рода занятий.

Самая правдоподобная версия — фамилия появилась в среде обрусевших немцев или прибалтийских шведов, которых в XVIII–XIX веках приглашали в Россию. Первый носитель мог быть мастеровым, аптекарем или лесничим, чью фамилию при переписи записали на слух. В пользу этого говорит необычный для русского уха звуковой ряд: сочетание «ль» и «ап» на конце. Если ваши предки носили эту фамилию, ищите их в метрических книгах лютеранских приходов Петербургской губернии или в документах колонистов Поволжья — там такие «экзотические» окончания встречаются чаще, чем в центральной России.