Фамилия Кайлубаева — редкий случай, когда географический и языковой анализ почти наверняка упирается в тюркские корни, но точное значение исходного имени или прозвища остаётся неочевидным. Основа «Кайлубай» (или «Кайлуба») состоит из двух частей. Первая, «кай» или «кайлу», в разных тюркских языках может означать «скала», «утёс», «твёрдый» (например, в казахском «кайла» — кирка, но это инструмент, а не прозвище). Вторая часть — «бай», классический тюркский титул «богатый, господин, хозяин», который в дореволюционный период часто становился частью личных имён (Баймурат, Байбек, Кайырбай). Таким образом, «Кайлубай» можно прочитать как «крепкий, как скала, богач» или «владелец скалы», но это реконструкция, а не прямое значение.

Суффикс «-ева» указывает на женский вариант фамилии. Мужская форма — Кайлубаев — образована по русской патронимической модели от тюркского имени Кайлубай. Это типичное явление для народов Северного Кавказа, Поволжья и Средней Азии, где после вхождения в состав Российской империи тюркские имена русифицировали добавлением окончаний -ов/-ев. Вероятнее всего, предок носителя фамилии был человеком уважаемым, возможно, старшиной рода или зажиточным скотоводом, раз его прозвали или назвали «баем».

Сложность в том, что корень «кайлу» не так распространён в антропонимике, как, скажем, «кайыр» (дорогой, ценный) или «кайсар» (цезарь). Встречается он чаще в казахской и башкирской среде, но без массовых записей. Фамилия Кайлубаева — штучный экземпляр, её носители, скорее всего, сосредоточены в одном регионе (например, в Западном Казахстане или в Оренбургской области). В словарях русских фамилий (Унбегаун, Никонов) она не фиксируется, что подтверждает её позднее закрепление и неширокое бытование.