Фамилия Илинбаева — редкая, составная, тюркского происхождения. Её основа — мужское имя Илинбай, которое состоит из двух частей: «илин» и «бай». Первая часть восходит к тюркскому «ил» — «народ, страна, родина», либо к глаголу со значением «привязываться, быть зависимым». Вторая часть, «бай», в тюркских языках означает «богатый, хозяин, господин». Таким образом, имя Илинбай могло означать «богатый народом» или «владыка страны», а также могло быть прозвищем человека, привязанного к своему роду или зависимого от кого-то.

Суффикс «-ев» в фамилии указывает на принадлежность: Илинбаев — сын Илинбая. Фамилия Илинбаева — женская форма от той же основы. Подобные имена и фамилии характерны для башкир, татар, казахов и других тюркских народов Поволжья и Урала. Встречается фамилия в Башкортостане, Татарстане и соседних областях, но распространена мало.

В русской ономастике такие фамилии на «-баев» обычно не разбирают как дворянские или крестьянские — они отражают скорее социальный статус предка-носителя имени. Илинбай мог быть уважаемым человеком в общине, но не обязательно знатным. Написание фамилии устойчивое, без вариантов, что говорит о поздней фиксации в документах (XIX–XX века).

Если сравнивать с однокоренными, то Илинбаева стоит в одном ряду с Ильбаевыми, Ильбахтиными, где основа «ил» — «народ». Отличие Илинбаевой — в суффиксе «-ин», который уточняет имя: Илинбай — не просто «народный бай», а «бай из народа» или «бай, связанный с народом». Это добавляет оттенок личной характеристики, а не просто статуса.