Фамилия Адыльбаев — типичный пример того, как тюркское имя получило русское документальное оформление. Её основа — составное мужское имя Адыльбай, где арабское «адиль» (справедливый, правосудный) соединяется с тюркским «бай» (богатый, хозяин, господин). Вместе это даёт значение «справедливый богач» или «праведный хозяин», а сама фамилия буквально означает «потомок Адыльбая» или «принадлежащий Адыльбаю».

Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного) — это русская канцелярская адаптация, которая закрепилась в метрических книгах и паспортах XIX — начала XX века. В исконной тюркской среде форма была бы иной: у казахов — Адыльбайулы, у татар — Адыльбаевич. Выбор в пользу русского суффикса принадлежности решил вопрос унификации документов, но породил другой — фонетический. В башкирском языке ударение падает на последний слог — Адыльба́ев, что соответствует тюркской интонационной норме. В русском произношении оно часто смещается на третий слог — Ады́льбаев. Это типичный пример фонетического конфликта при заимствовании: носители фамилии до сих пор могут спорить о правильном ударении, хотя в паспорте закреплён именно русский вариант.

Географически фамилия наиболее характерна для башкир, татар и казахов, встречается также у ногайцев и киргизов. Исходное имя Адыльбай было популярно не только как личное, но и как часть составных имён, где «адиль» подчёркивало желаемую черту характера, а «бай» — социальный статус. Среди носителей фамилии преобладают потомки сельских жителей, скотоводов или мелких торговцев — сложные имена с «бай» редко давали детям в среде высшей знати, где предпочитали титулы вроде «хан» или «бек».

Существует этимологический спор: некоторые исследователи возводят первую часть имени к арабскому «идль» (знание, учёность). Эта версия менее вероятна, так как форма «адиль» устойчиво закрепилась в тюркских языках именно в значении «справедливый». В любом случае, фамилия не имеет отношения к русским корням и однозначно указывает на мусульманскую культурную традицию.