Фамилия Илимбетов — редкий пример тюркского наследия в русском ономастиконе. Её основа, скорее всего, восходит к башкирскому или татарскому составному имени Илимбет. Первая часть, Илим, — это арабское слово «знание» или «наука» (от араб. ‘илм), широко распространённое в мусульманских именах. Вторая часть, бет (в тюркских языках — бек или бий), означает «князь», «господин», «вождь». Таким образом, имя Илимбет можно перевести как «князь знаний» или «учёный правитель» — типичный для тюркской антропонимии композит, где к абстрактному понятию добавляют титул.

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Илимбет добавили суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?»). Это значит, что предком носителя фамилии был человек по имени Илимбет. В отличие от чисто русских фамилий, где суффикс -ов обычно присоединяют к основам на твёрдый согласный, здесь он «обрусел» тюркское имя, подчинив его грамматике русского языка.

Географически фамилия Илимбетов тяготеет к Южному Уралу и Приуралью — Башкортостану, Оренбургской и Челябинской областям. Встречается она и у татар, но реже. В дореволюционных источниках её почти не найти — это говорит о том, что фамилия закрепилась поздно, в XIX — начале XX века, когда у башкир и татар начали массово фиксировать фамилии по отчеству. Сословно предки Илимбетовых, скорее всего, были из тептярей или башкир-вотчинников, то есть не из крепостных, а из податных сословий, которые сохраняли некоторую автономию.

Спорных версий происхождения у фамилии почти нет. Иногда Илим путают с тюркским ил («страна», «народ»), но арабское происхождение корня в данном контексте убедительнее — составные имена с компонентом ‘илм хорошо известны в башкирской и татарской именной традиции. Фамилия Илимбетов — не простая «сын Илимбета», а отражение социальной и культурной среды, где знание ценили наравне с властью.