Фамилия Ильбичева — один из тех редких случаев, когда географическое происхождение просматривается почти наверняка, а вот с основой всё сложнее. В основе фамилии лежит имя или прозвище Ильбич, которое могло быть искажённым вариантом тюркского имени Ильбай или Ильбик. Суффикс «-ев» указывает на модель образования русских фамилий от отчества: Ильбичев — сын Ильбича, а Ильбичева — женская форма. При этом суффикс «-ич» в основе (Ильбич) выдаёт южнославянское или, что вероятнее, тюркское влияние: в русской традиции отчества на «-ич» были привилегией знати, а в тюркских языках «-ич» могло быть уменьшительным или патронимическим показателем.

Основная загадка — корень «ильб-». Самая правдоподобная версия отсылает к тюркскому «иль» (страна, народ, родина) и «бай» (богатый, господин). То есть Ильбай — «богатый народом», «владыка страны». Под влиянием русской фонетики «бай» могло перейти в «би» (ср. фамилии Албичев, Калбичев), а затем в «бич». Менее вероятная, но возможная версия — связь с карачаево-балкарским «ильби» (нечто вроде «народный вождь»). В любом случае, фамилия крепко привязана к Поволжью и Приуралью: в татарской и башкирской среде фамилии на «-ичев» встречаются чаще, чем в чисто русских регионах.

Сословно носители фамилии Ильбичева, скорее всего, происходили из служилых татар или государственных крестьян. В XVIII–XIX веках в Казанской, Уфимской и Оренбургской губерниях многие тюркские роды получали фамилии именно по такой схеме: тюркское имя + русский суффикс. Если предок носил прозвище Ильбич, то он мог быть либо уважаемым человеком (от значения «богатый, знатный»), либо, наоборот, получить прозвище в насмешку — такое тоже бывало.

Стоит отметить, что фамилия Ильбичева не встречается в классических словарях русских фамилий (Унбегаун, Никонов, Веселовский), что подтверждает её локальный и относительно поздний характер. Поиск по современным базам показывает, что основная масса носителей живёт в Татарстане, Башкортостане и Челябинской области. Встречаются также варианты написания с «ы» (Илбычева) — это следствие неустойчивой орфографии при записи тюркских имён в русских метрических книгах.