Фамилия Ильтинбаева — редкий пример тюркского ономастикона, адаптированного русской паспортной системой. Её основа — мужское имя Ильтинбай, которое состоит из двух компонентов. Первый, «иль» (ил, эль), в тюркских языках означает «народ, страна, родина». Второй, «тин», восходит к слову «тен» (тең) — «равный, ровный, одинаковый». Вместе имя Ильтинбай можно истолковать как «равный народу» или «ровня стране» — типичное для кочевых обществ пожелание, чтобы человек был достоин своего рода и племени, не выделялся в худшую сторону. Суффикс «-бай» (богатый, господин) усиливает значение, добавляя оттенок уважения: «богатый, как народ» или «господин, равный народу».

Фамилия образована по русской модели: к основе Ильтинбай прибавлен фамильный суффикс -ев, а окончание -а указывает на женскую форму (Ильтинбаева). В русской среде такие фамилии закрепились в XIX–XX веках при записи в метрические книги и паспорта. Носительница фамилии — потомок человека по имени Ильтинбай, скорее всего башкира или татарина, поскольку именно в этих этнических группах имя Ильтинбай (и его варианты Ильтенбай, Ильтубай) встречается в исторических документах. Встречаемость фамилии крайне низкая: по данным открытых источников, в России она зафиксирована единичными случаями, преимущественно в Башкортостане и Челябинской области.

От других фамилий на «-баев» её отличает редкий корень «тин», который не следует путать с русским «тин» (тина, болото) или арабским «дин» (вера). В тюркских языках «тин» — самостоятельное слово, и его наличие в основе говорит о том, что имя было составлено не по шаблону, а с конкретным смыслом. Если бы компонент был «дин» (Ильдинбай), фамилия звучала бы иначе и означала «вера народа». Но здесь именно «тин» — равновесие, равенство. Эта деталь отличает Ильтинбаеву от более распространённых Ильбаевых или Ильмурзиных.

Сословно предки Ильтинбаевой, скорее всего, относились к башкирским или татарским тептярям — категории крестьян и военных поселенцев, которые не входили в основное дворянство, но и не были крепостными. Фамилия не дворянская, не княжеская: в тюркской среде суффикс «-бай» часто давали простым людям как пожелание благополучия, а не как титул. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что типично для редких родовых имён, не попавших в столичные реестры.