Фамилия Вильмовский — один из тех случаев, когда звучание подсказывает географию, а корень — род занятий или место жительства предка. Сразу заметна «польская огранка»: суффикс -овский (-owski) — один из самых частых в польской фамильной модели, особенно среди шляхты и мещан. Он указывает на владельческий или топонимический характер: такую фамилию обычно получали по названию имения, деревни или усадьбы — Вильмово, Вильмова, Вильмув.

Основа «Вильм-» (Wil- с мягким знаком) восходит либо к немецкому имени Wilhelm (Вильгельм), которое в польской народной передаче звучало как Вильм, либо к польскому слову wilk — «волк». В первом случае родоначальником мог быть человек по имени Вильм, и фамилия означала «сын/потомок Вильма» с прибавлением шляхетского -ский. Во втором — прозвище Вильм (от wilk) давали за волчью повадку, хитрость или внешнее сходство, а затем закрепили в форме прилагательного: «принадлежащий к дому Вильма». Вторая версия менее вероятна: для «волчьей» фамилии в польском языке типичнее формы Вилковский, Вилчек, Вилькович.

Географически фамилия привязана к историческим землям Речи Посполитой — современной Польше, Западной Беларуси и Украине. Деревни с названием Вильмово встречаются в Куявии и Мазовии. В Российской империи после разделов Польши фамилия попала в списки дворян и однодворцев, но не стала массовой: Вильмовские — скорее редкая, локальная фамилия, чем распространённая. В русском написании сохранилась польская мягкость -ль-, что выдаёт нерусское происхождение: исконно русские фамилии на -ский с корнем на -л- (например, Вилковский) твёрже.

Что касается социального слоя: суффикс -ский в польской традиции — маркер шляхты, но в XIX веке его активно перенимали и крестьяне, желавшие подчеркнуть статус. Поэтому носитель фамилии Вильмовский мог быть как мелким землевладельцем из околицы, так и крестьянином, взявшим фамилию по названию соседнего села. Однозначно сказать нельзя — только архивные записи по конкретному роду расставят точки.