Фамилия Илумбаев — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа, суффикс и ареал бытования указывают на то, что перед нами, скорее всего, русифицированная фамилия тюркского или финно-угорского корня, причём не самого распространённого. Главная загадка — в корне «Илумб-», который не встречается в русских прозвищах или именах.

Разберём модель. Суффикс «-ев» (после мягкого согласного «б») — классический русский патронимический формант, указывающий на принадлежность: «чей?» — Илумбаев. Значит, в основе лежит личное имя или прозвище Илумбай. Такая модель (имя + тюркский титул «бай» — «господин», «богатый») типична для татарских, башкирских, чувашских и казахских фамилий. Сравните: Ахметбаев, Ишбаев, Туктабаев. Но первая часть — «Илум» — здесь нестандартна.

Вероятнее всего, «Илум» — это адаптированное на русский лад имя Ильм или Илим. В тюркских языках «илим» (ilim) означает «знание», «наука», а в некоторых диалектах — «род», «племя». Имя Илимбай могло означать «богатый знаниями» или «знатный родом». Вторая версия, более экзотичная, связывает корень с марийским или удмуртским языками, где «илум» может восходить к словам со значением «жизнь» или «живой». В таком случае Илумбай — «живущий бай» или «богатый жизнью». Третья, менее вероятная гипотеза — искажение имени Елумбай (от казахского «ел» — народ, страна), но написание через «и» в русских документах закрепилось именно как Илумбаев.

География фамилии узкая. По открытым данным, основная масса носителей сосредоточена в Челябинской области и Башкортостане — регионах, где веками жили башкиры, татары и мишари. Это косвенно подтверждает тюркскую версию. Встречаемость фамилии крайне низкая, что говорит о том, что род мог быть немногочисленным или фамилия возникла поздно, в XIX веке, при массовой фиксации фамилий у башкир и тептярей.

По сословной принадлежности предки Илумбаевых с высокой долей вероятности были государственными или ясачными крестьянами (не крепостными), либо служилыми людьми из «инородцев». Тюркский компонент «бай» в фамилии не обязательно указывает на богатство — к XIX веку он часто превращался просто в фамильный указатель, как русское «-ов». Таким образом, Илумбаев — это фамилия-загадка, где за русским окончанием стоит тюркское имя с красивым значением «знающий» или «жизненный», а сам род, скорее всего, происходит из южноуральских башкир или татар-мишарей.