Фамилия Арылбаева происходит от мужского имени Арылбай, и её корни уходят в тюркскую, скорее всего киргизскую или алтайскую, среду. Имя составное: основа «арыл» восходит к глаголу со значением «очищаться», «избавляться», «освобождаться» (сравните киргизское «арылуу»), а вторая часть — «бай» — традиционный тюркский титул, означающий «богач», «хозяин», «господин». Имя Арылбай — это имя-пожелание: родители надеялись, что сын будет жить в достатке и избавится от бед и неудач. Его можно истолковать как «освободившийся господин» или «чистый (очистившийся) богач».

Фамилию образовали по стандартной для тюркских народов модели: к имени предка добавили русский патронимический суффикс -ев/-ева, который закрепили в документах в XIX–XX веках, когда многие народы империи получали фамилии по русскому образцу. Арылбаева — буквально «дочь (или жена) Арылбая». В отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ев указывает на принадлежность отцу, здесь мы видим прямое заимствование имени без переосмысления. Фамилия не имеет славянского корня и не связана с ремеслом или географическим названием — это чисто антропонимический случай, от личного имени, которое несло сакральный смысл.

Встречается фамилия преимущественно в Киргизии, на Алтае, а также среди потомков переселенцев из этих регионов в других частях России и Казахстана. В написании возможны варианты: в старых документах иногда пишут Арылбаева с буквой «ы» после «р», что точно отражает произношение. Нормативное ударение в русском языке падает на третий слог: Арылба́ева. Корень «арыл» встречается и в других фамилиях, например, Арылов, Арылбаев, что подтверждает общность происхождения от одного имени-основы.