Фамилия Килибаева — женская форма фамилии Килибаев, которая образована по распространённой в тюркских языках модели. Основа здесь — мужское имя Килибай, где «бай» означает «богатый, господин, хозяин», а первая часть, «кили», скорее всего, восходит к арабскому «кыйлы» или древнетюркскому корню со значением «деяние, дело» или «слово, речь». Встречается также трактовка, где «кили» — вариант имени Кили, уменьшительной формы от арабского Халиль («верный друг»). Таким образом, имя Килибай можно перевести как «богатый делами» или «господин слова», что звучало как пожелание или характеристика.

Географически фамилия Килибаева чаще всего встречается у народов, говорящих на кыпчакских языках: у казахов, башкир, татар, а также у киргизов. В казахском ономастиконе имя Килибай известно с XIX века, и его носили представители разных родов, в основном в южных и западных регионах. Фамилия не является древней в русском понимании — она оформилась как наследственная в советское время, когда тюркские народы массово получали паспорта с фиксацией фамилий по отцовской линии.

Суффикс «-ев» в фамилии Килибаев — не русский, а адаптированный к кириллице тюркский патронимический показатель, который закрепился в документах. В исконной форме фамилия могла бы звучать как Килибайулы (для мужчин) или Килибайкызы (для женщин), но под влиянием русской бюрократии получила привычное окончание. Ударение в фамилии Килибаева обычно падает на третий слог: Килибáева.

Если говорить о социальном контексте, предки носителей фамилии Килибаев скорее всего были скотоводами или земледельцами, а само имя Килибай могло принадлежать уважаемому человеку в ауле — аксакалу или батыру. Встречаются и фамилии-близнецы: Килибеков, Килибаев, Килибай — все они восходят к тому же корню и указывают на родство исходных имён.