Фамилия Агильбаев — тюркская по происхождению, что выдают и корень, и суффикс. В её основе лежит составное имя Агильбай, которое распространено у башкир, татар, казахов. Первая часть — Агиль — восходит к арабскому ‘акиль (عاقل) — «умный», «разумный», «благоразумный». Вторая — бай — тюркское слово со значением «господин», «богатый», «хозяин». Получается «умный господин» или «богатый разумом». Такие двухкомпонентные имена в прошлом давали с пожеланием, чтобы мальчик вырос и рассудительным, и состоятельным.

Русский суффикс -ев присоединился к основе Агильбай по стандартной модели: так в русской среде оформляли тюркские фамилии, отвечая на вопрос «чей?» — сын Агильбая. Встречается и вариант Агильбаев с ударением на второй слог, что характерно для южноуральского и поволжского произношения. Географически фамилия чаще всего фиксируется в Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях — именно там, где исторически жили башкиры и татары, принимавшие православие или переходившие на русское делопроизводство.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -баев, которые образованы от имён с конкретным значением (например, Яманбай — «плохой бай», то есть «невезучий»), Агильбаев несёт положительную оценку. Это редкий случай, когда прозвищная или охранительная функция (назвать «плохо», чтобы отвести беду) не сработала — имя давали как комплимент уму и статусу.

По сословной принадлежности Агильбаевы в XIX веке могли быть как тептярами (сословие, близкое к государственным крестьянам), так и башкирскими вотчинниками. Точных данных о дворянстве нет — скорее всего, это фамилия крестьянская или казачья, поскольку на Урале и в Оренбуржье многие тюркские роды несли военную службу в казачьих войсках.