Фамилия Койлубаев — яркий пример антропонима тюркского происхождения, и её разбор стоит начать с корня, а не с суффикса, потому что именно основа хранит ключ к значению. В основе лежит тюркское личное имя или прозвище Койлубай. Первая часть, «койлу», восходит к слову «кой» — «овца» (в тюркских языках, например, в казахском, киргизском, башкирском). Суффикс «-лы/-лу» образует прилагательное со значением обладания: «койлы» — «имеющий овец», «богатый овцами». Вторая часть, «бай», — это титул или социальный маркер «богатый, господин, хозяин». Таким образом, Койлубай — это составное имя-пожелание, которое можно перевести как «богатый овцами хозяин» или «владелец большого стада овец».

Фамилия образована по русской модели патронимических фамилий на «-ев», которая была адаптирована для тюркских основ в XIX — начале XX века. Суффикс «-ев» присоединяется к основам, оканчивающимся на согласный или «й»: Койлубай → Койлубаев. Это означает «сын Койлубая» или «принадлежащий роду Койлубая». Такая модель массово закреплялась за казахами, киргизами, татарами и башкирами при переходе к оседлому образу жизни и фиксации фамилий в документах Российской империи.

Географически фамилия Койлубаев наиболее характерна для регионов с преобладанием тюркского скотоводческого населения: Казахстан, Киргизия, Башкортостан, Оренбургская и Астраханская области России. Исходное имя Койлубай — нередкое в этих краях, что объясняет несколько независимых очагов возникновения фамилии. Прямой связи с одним конкретным селом или родом нет, но все носители восходят к предкам-скотоводам, для которых овцы были основой хозяйства и богатства.

Интересная деталь, которая отличает эту фамилию от многих других: она сохраняет архаичную тюркскую модель двухосновного имени, где первая часть указывает на конкретное имущество (овцы), а вторая — на социальный статус (бай). Это не отвлечённое красивое имя, а прагматичное прозвище, которое при рождении давали ребёнку в надежде на будущее процветание семьи. Сравните с однокоренными фамилиями: Койлов (от «кой» без «-лы»), Койбагаров («багар» — пастух), Койшибеков («шибек» — подарок). Койлубаев стоит особняком, подчёркивая именно владение, а не занятие.

Встречаются варианты написания с одной «л» — Койубаев, что может быть результатом упрощения при записи в метрических книгах или паспортных столах, но основной, исходный вариант — с «л». Споров о происхождении фамилии практически нет: тюркская основа прозрачна, а русский суффикс очевиден.