Фамилия Джайлибаева — редкий пример тюркского наследия, закрепившегося в русской фамильной модели. Её основа — мужское имя Джайлибай, которое в свою очередь сложено из двух компонентов. Первый, «джайлы», восходит к тюркскому слову со значением «летнее пастбище», «летовка»; в переносном смысле это могло означать «привольный», «живущий на просторе». Второй компонент — «бай», распространённый титул «богач», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Джайлибай можно перевести как «богатый пастбищами» или «вольный хозяин», что указывает на скотоводческий уклад и социальный статус предка.

Фамилия образована по стандартной для русской традиции модели: к основе на согласный добавлен суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих), а затем женское окончание -а. Суффикс -ев в данном случае указывает на принадлежность: «дочь (или жена) Джайлибая». Мужская форма фамилии — Джайлибаев.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где тюркские языки соседствуют с русским: Казахстан, Киргизия, юг Западной Сибири, Оренбуржье. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении: скорее всего, фамилия закрепилась за одним родом или несколькими родственными семьями, а не получила массового распространения.

Интересная деталь — написание через «Дж» в начале. В тюркских языках звук «дж» (аффриката) передаётся по-разному: в казахском это буква Ж, в киргизском — Ж или Дж. Русское написание «Джайлибаева» фиксирует произношение, близкое к киргизскому или каракалпакскому варианту, где начальный звук именно «дж», а не твёрдое «ж». Если бы фамилия закреплялась через казахский язык, она могла бы писаться как Жайлыбаева.

Сословная принадлежность носителей фамилии, скорее всего, не была высокой: в тюркской среде фамилии на -бай чаще давали людям из зажиточных, но не аристократических слоёв — скотоводам, старшинам родов, владельцам скота. В русских документах XIX — начала XX века такие фамилии обычно фиксировались у крестьян и казаков из тюркоязычных групп.