Фамилия Вилясов образована от прозвища Виляс, а оно, скорее всего, от глагола «вилять». В старину «вилясой» или «вилялой» называли человека уклончивого, не прямого, который в разговоре ходит вокруг да около, а в делах изворачивается. В некоторых говорах слово «вилять» означало ещё и «сворачивать с пути», «петлять», так что прозвище могло достаться тому, кто любил ходить не прямой дорогой, а сокращать путь через овраги и перелески. Прямой, грубоватой характеристикой это вряд ли было — скорее метким народным наблюдением.

Фамилия — типично русская, с патронимическим суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: «сын Виляса». По модели образования она стоит в одном ряду с фамилиями Коряков, Шутиков, Балаганов — все они происходят от прозвищ, характеризующих поведение или манеру человека. Интересно, что у фамилии Вилясов нет соответствия в крестильных именах: в святцах нет имени Виля или Виляс, значит, основа точно прозвищная, а не каноническая.

Встречается фамилия преимущественно в Поволжье, особенно в Самарской и Саратовской областях, и на Урале. Это указывает на то, что фамилия закрепилась в среде бывших государственных или помещичьих крестьян, а не в дворянской среде. В документах XVII–XVIII веков носители прозвища Виляс могли быть записаны как крестьяне или посадские люди. Вариант написания с одним «с» (Вилясов) — нормативный, но в старых переписях изредка встречается и форма Вилясовъ с твёрдым знаком на конце.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Виляев и Вилягин образованы от тех же корней, но с разными суффиксами. Вилясов — самый редкий из этой группы, что делает его ценным для локальной генеалогии: найти предков-Вилясовых проще, чем, скажем, Ивановых, потому что фамилия менее распространена и сильнее привязана к конкретным уездам.