Фамилия Вилюмов — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. На первый взгляд кажется, что в основе лежит имя или прозвище Вилюм, но такого имени в русских святцах нет. Разберёмся по порядку.

Самый вероятный путь — от крестильного имени Вильгельм в его народной, «обрусевшей» форме. Немецкое Wilhelm (др.-герм. «шлем» + «воля») в русских говорах часто превращалось в Вилю, Вилюм, Вилька. Фамилии на -ов от таких форм — обычное дело: сын Вилюма становился Вилюмовым. Это типичная модель для фамилий, возникших в среде, где иноязычное имя адаптировали на слух — например, в обрусевших немецких колониях или среди крестьян, контактировавших с прибалтийскими немцами.

Вторая версия — от тюркского имени Вилюм (Билюм) со значением «знание», «учёность». Встречается у татар и башкир, хотя фамилия Вилюмов не типична для тюркской ономастики: у них чаще образуют фамилии на -ов от арабских и персидских имён, но и такой вариант возможен. Правдоподобность этой гипотезы ниже, так как суффикс -ов у тюркских народов часто указывает на русское влияние при оформлении фамилии, а значит, исходное имя могло быть переосмыслено уже в русской среде.

Суффикс -ов в фамилии Вилюмов указывает на принадлежность: «чей?» — Вилюмов, то есть потомок человека по имени или прозвищу Вилюм. Это одна из самых распространённых моделей русских фамилий, но в данном случае основа не славянская, что и делает фамилию заметной.

Географически фамилия встречается в Поволжье, на Урале и в Сибири — в регионах, где в XIX веке селились немецкие колонисты и где активно смешивались русские, татарские и финно-угорские фамильные традиции. Встречается она редко, и это скорее всего фамилия не дворянская, а крестьянская или мещанская: в сословных списках XVIII–XIX веков она не фигурирует как родовая фамилия знати.

Интересная деталь: фамилия могла возникнуть и от прозвища Вилюм, данного человеку с «виляющей» походкой или уклончивым характером (от глагола «вилять»). Но это чисто народная этимология, без лингвистической поддержки: суффикс -ум не характерен для русских прозвищ. Так что наиболее обоснованным остаётся вариант с адаптированным немецким именем.