Фамилия Ильбеева заставляет задуматься в первую очередь о корне, который не вписывается в привычный славянский именослов. Основа здесь — нехристианское, тюркское по происхождению имя Ильбей (Ильбий). В тюркских языках «иль» — это «народ, страна, племя», а «бей» — «господин, князь, вождь». Таким образом, Ильбей — это «владыка народа» или «князь племени». Имя это было престижным, указывало на знатное происхождение или лидерские качества предка.

Фамилия образована по русской модели: к основе Ильбей добавили патронимический суффикс -ев (вариант суффикса -ов после мягкого согласного), а затем — окончание -а, указывающее на женскую линию или принадлежность к роду. В русской традиции фамилии на -ев, как правило, означают «сын такого-то»: Ильбеев — сын Ильбея. Форма Ильбеева — это вариант отчества по отцу, закреплённый за женой или дочерью, но в современном употреблении она стала общей для всех потомков.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону и Западной Сибири, где исторически были сильны тюркские и финно-угорские влияния. Чаще всего она встречается среди татар, башкир, а также у чувашей и русских, живших в смешанных с тюрками районах (например, в бывшей Казанской губернии, Оренбуржье). Встречается и в среде казахов, но там написание может быть иным (Ильбаев, Ельбаев).

Суффикс -ев в сочетании с тюркским корнем — характерная черта для фамилий, возникших в XV–XVII веках, когда русское государство активно включало в свой состав служилых татар и других инородцев. Предок Ильбеевых мог быть мурзой, сотником или просто уважаемым человеком, получившим прозвание Ильбей за умение управлять людьми. В отличие от фамилий на -ин, которые часто образовывались от имён на -а/-я, здесь чётко видна модель «имя + русский суффикс», что говорит о двуязычной среде, где тюркское имя адаптировали к русскому документообороту.

Спорных версий происхождения немного. Можно предположить, что основа — не имя, а прозвище от диалектного слова «ильба» (что-то вроде «хмельной напиток» или «болото»), но такие гипотезы не подтверждаются ни распространённостью фамилии, ни её ареалом. Тюркская антропонимика здесь выглядит намного убедительнее. Редкость фамилии (она не входит в число массовых) подчёркивает, что её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких локальных родов, не разошедшихся широко по стране.