Фамилия Кайлубаев — редкий случай, когда географический и языковой след виден почти сразу, но точное значение исходного имени остаётся под вопросом. По суффиксу -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного) понятно, что фамилия образована по русской модели от тюркского имени или прозвища. Основная зона бытования — Казахстан, а также соседние регионы России, где исторически сильны тюркские языки.

В основе лежит имя Кайлубай. Первая часть — «кайлу» — может восходить к древнетюркскому «кай» (скала, утёс) или «кайгы» (печаль, забота). В тюркской ономастике такие основы часто давали имена-обереги: считалось, что имя со значением «печальный» или «горемычный» отведёт от ребёнка злых духов. Вторая часть — «бай» — означает «богатый», «господин», «хозяин». Это один из самых распространённых компонентов в тюркских именах (сравните: Аманбай, Досбай, Куандыкбай). Получается, что Кайлубай — это либо «богатый, как скала» (пожелание несокрушимости), либо «богатый печалью» (оберег).

Модель образования фамилии — типичная для XIX–начала XX века, когда русская администрация фиксировала тюркские имена с помощью патронимического суффикса. Кайлубаев — буквально «сын Кайлубая». По сословному происхождению носители чаще всего были из казахов или других тюркских народов, живших в аулах и занимавшихся скотоводством. Дворянство или купечество среди Кайлубаевых не зафиксировано — это фамилия крестьянского, кочевого корня.

Отдельно стоит отметить, что фамилия не входит в распространённые ономастические справочники (вроде словаря Унбегауна или Никонова), что подтверждает её локальный характер и относительно позднюю фиксацию. Встречаются варианты написания с «а» в середине — Кайлабаев, но это, скорее, диалектное или канцелярское искажение. Основная версия остаётся прежней: перед нами родовое имя, которое прямо указывает на предка по имени Кайлубай, жившего, вероятно, в степных регионах Центральной Азии.