Фамилия Зилеев — одна из тех, что ставит перед исследователем загадку с первого взгляда. Её основа «Зилей» не лежит на поверхности: в русских святцах нет имени Зилей, а в словарях промыслов — такого ремесла. Самый вероятный путь — это фонетический вариант тюркского имени или прозвища, адаптированный русским суффиксом принадлежности.

Суффикс -ев указывает на отчество: Зилеев буквально значит «сын Зилея». А вот корень, скорее всего, восходит к тюркскому «зиля» или «зиле» — слову, которое в разных диалектах может означать «красивый», «изящный» или «украшение». В татарском языке, например, есть имя Зиля, а в башкирском — Зиле. Если предок носителя фамилии был крещёным татарином или башкиром, его мирское имя Зилей (Зиля) могло лечь в основу фамилии после принятия православия. Вторая, менее вероятная версия — связь с арабским корнем «зилль» («тень», «защита»), но такое имя в Поволжье встречается реже.

Географически фамилия Зилеев тяготеет к регионам, где исторически смешивались русское и тюркское население: Оренбургская, Самарская, Ульяновская области, а также Татарстан и Башкортостан. В дореволюционных переписях она могла записываться по-разному — Зилеев, Зиляев, Зилеевский, — пока не закрепилась в современном виде. Суффикс -ев, а не -ин, подсказывает, что основа оканчивалась на согласный или йот, что типично для тюркских заимствований.

Социальный контекст фамилии — скорее всего, крестьянский или мещанский. В дворянских родословных книгах Зилеевы не встречаются, а значит, предки были либо государственными крестьянами, либо однодворцами южных рубежей. Само имя Зилей могло быть не официальным, а домашним, уличным прозвищем, которое со временем стало родовым. В этом смысле фамилия Зилеев — живое напоминание о тех, кто носил её до письменных фиксаций: о человеке, которого в деревне звали просто Зилей, красавцем или щёголем.