Фамилия Кильбаух — редкий случай, когда русская по форме фамилия оказывается почти прозрачной немецкой по корню. Её основа — немецкое слово «Kielbauch» или «Kielbauch»: «Kiel» (киль корабля) и «Bauch» (живот, брюхо). Буквально — «корабельное брюхо», то есть трюм, нижняя часть корпуса судна. Вряд ли это прозвище относилось к человеку с большим животом — скорее, к судостроителю, плотнику, который работал с днищем корабля, или к моряку, который постоянно сидел в трюме.

Суффикса в привычном русском смысле у фамилии нет — окончание нулевое, что характерно для фамилий немецкого происхождения, которые в России не русифицировали добавлением -ов или -ин. Зато написание «Кильбаух» выдает адаптацию к русской графике: немецкое «Kielbauch» потеряло букву «c» на конце и стало читаться по-русски. Встречаются варианты Кильбаух и Кильбаух (с ударением на второй слог).

Географически фамилия привязана к регионам массового расселения немецких колонистов в Российской империи — Поволжью, Причерноморью, Западной Сибири. Кильбаухи — потомки тех, кто приехал по манифестам Екатерины II в XVIII веке. В метрических книгах лютеранских приходов Саратовской и Самарской губерний эта фамилия встречается с середины XIX века. Сословно — в основном мещане и крестьяне-колонисты, реже купцы.

Другие версии происхождения маловероятны. Соблазнительно связать «Киль» с еврейским именем Кельман или с тюркским «киль» (приходи), но Bauch (живот) — слово однозначно немецкое, и вся конструкция складывается в устойчивое прозвище по профессии. Фамилия осталась в среде российских немцев и после депортации 1941 года, поэтому сегодня её носители живут не только в Германии, но и в России, Казахстане, Киргизии.