Фамилия Халилибрагимов — редкий пример составной фамилии, скрестившей два арабских имени через соединительную гласную «и». На слух она звучит как одно целое, но на деле перед нами конструкция «Халил + и + Ибрагим + -ов», где суффикс -ов указывает на русскую модель оформления фамилий. Такие сдвоенные основы нечасты даже в мусульманских фамилиях: обычно два имени соединяются в фамилию через дефис (Ахмед-Магомедов) или одно становится отчеством. Здесь же оба имени сплавились в единую лексему, что говорит о позднем, книжном или канцелярском закреплении формы.

Первая половина — Халил — восходит к арабскому خليل (халиль) со значением «близкий друг», «верный товарищ», а в религиозном контексте — «друг Аллаха» (так называют пророка Ибрахима в Коране). Вторая часть — Ибрагим — это арабская форма библейского имени Авраам, означающая «отец множества» или «высокий отец». Таким образом, в основе фамилии лежит именная конструкция «Халил Ибрагим», то есть «друг (или верный) Ибрагим» — возможно, так звали деда или отца первого носителя, причем двойное имя могло быть дано в честь обоих дедов или как традиционная составная форма (например, распространённая в Дагестане модель «Магомед-Расул»).

Географически фамилия тяготеет к Северному Кавказу, особенно к Дагестану, где аварские, даргинские и кумыкские фамилии часто образуют от полных арабских имен с суффиксом -ов. Встречается она и у чеченцев, ингушей, реже — у татар. В русском написании возможны варианты: Халилибрагимов, Халил-Ибрагимов, а также с одной «л» — Халиибрагимов, но последнее — скорее искажение при записи.

Суффикс -ов здесь не родовой, а административный: в XIX–XX веках при паспортизации горских народов к именам отцов механически добавляли русский суффикс, превращая их в фамилии. Поэтому Халилибрагимов — это буквально «сын Халил-Ибрагима». Сословной привязки нет: носителями могли быть и крестьяне, и уздени (свободные горцы), и духовные лица. В дореволюционных списках эта фамилия почти не встречается — она закрепилась в основном в советское время, когда двойные имена стали записывать слитно.