Фамилия Дибилованых — редкий случай в русской ономастике, и её происхождение стоит разбирать не с корня, а с окончания. Форма на -ых (в родительном падеже множественного числа) указывает на северорусские или сибирские корни. В говорах Архангельской, Вологодской, Вятской губерний, а также у зауральских староверов фамилии в такой форме закреплялись как семейное прозвище: «чьи будете?» — «Дибилованых», то есть из дома Дибилованов. Со временем окончание застыло в именительном падеже, и фамилия перестала склоняться.

Основа «Дибилован» — тёмная. Скорее всего, это не русское слово, а искажённое тюркское или кавказское имя или прозвище. В тюркских языках есть корень «дибил» (с вариантами «дебил», «тебил») со значением «слабый», «хилый», но в русских фамилиях прямая бранная основа почти не встречается — скорее, это переосмысление. Более правдоподобна версия, что «Дибилован» — русифицированная форма от мужского имени Дибил (араб. Дибиль, встречается у народов Дагестана) с суффиксом -ан, который в русских говорах придавал оттенок принадлежности. Тогда «Дибилован» — это «сын Дибила» или «человек из рода Дибила», а фамилия Дибилованых — «те, кто из семьи Дибилованов».

Написание через «о» в суффиксе (-ованых, а не -иных) подсказывает, что исходное прозвище или имя оканчивалось на твёрдый согласный: Дибилован, а не Дибиловин. Географически фамилия тяготеет к югу России и Поволжью — в современных базах данных единичные носители встречаются в Волгоградской и Астраханской областях, что косвенно подтверждает связь с тюркской или кавказской средой. Встречаются варианты написания с одной «н» (Дибилованых) — это не ошибка, а отражение народной этимологии, когда суффикс -ан перестал осознаваться, и фамилию записывали по слуху.

Сословно предки Дибилованых, скорее всего, были государственными крестьянами или однодворцами — именно в этих средах фамилии на -ых и -их держались дольше всего. Редкость фамилии (несколько десятков человек по всей России) говорит о том, что род не разветвился широко и сохранил локальное гнездо.