Фамилия Билоброва — достаточно редкая и интересная по своей структуре. Она явно происходит от прозвища или мирского имени Белобров, а написание через «и» в первом слоге — это или результат диалектного произношения (аканья на письме), или поздняя орфографическая фиксация, когда безударное «е» стали передавать буквой «и». В любом случае, в основе лежит прилагательное «белобровый» — человек со светлыми, белыми бровями. Такие внешние признаки (цвет волос, бороды, бровей, особые приметы) были самой распространённой основой для прозвищ на Руси, и фамилии от них образовывались массово.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для восточнославянских фамилий: основа «Билобров-» плюс суффикс притяжательного прилагательного «-а» (в женском роде) или окончание «-а» как указание на женскую форму фамилии. Строго говоря, Билоброва — это форма женского рода от мужской фамилии Билобров. Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: «чей?» — Билобров, то есть сын (или потомок) Белоброва. Такая модель преобладает в центральных и северных регионах России.

Географически фамилия Билоброва (и Билобров) встречается нечасто. Её можно найти в основном на юге России, в частности в Ростовской области, на Кубани, а также среди украинских фамилий с той же основой (Білобров, Білоброва). Украинское происхождение вполне вероятно: в украинском языке безударное «е» в произношении часто редуцируется до «и», что и отразилось на письме. В русском языке нормативной была бы форма Белоброва, поэтому вариант с «и» — это либо украинский след, либо местный диалектный говор.

В ономастических словарях (например, в работах Б. Унбегауна и В. Никонова) фамилии на «-бров» описаны как типичные для прозвищ по внешности. Родственные фамилии: Белобров, Белобрóвый, Чернобров, Сивобров. Все они возникли независимо друг от друга в разных семьях, но по одному принципу. Билоброва стоит в этом ряду особняком из-за нестандартного написания, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если предки носили именно такое написание, это сужает регион поиска до южнорусских или украинских земель.

Сословная принадлежность носителей фамилии, скорее всего, была крестьянской или казачьей. Прозвище Белобров не несло ни ироничного, ни уничижительного оттенка — это была нейтральная примета, которая закрепилась за родом. В документах XVII–XIX веков такие фамилии встречаются среди вольных казаков, государственных крестьян и однодворцев. Заглянув в ревизские сказки или метрические книги по Курской, Воронежской или Харьковской губерниям, можно с высокой вероятностью найти предков Билобровых.