Фамилия Майлибаев — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии. Она образована по стандартной тюркской модели: к основе прибавляется суффикс принадлежности -бай, а затем русский патронимический суффикс -ев. Суффикс -бай в тюркских языках (особенно в казахском, киргизском, башкирском) означал «богатый», «хозяин», «господин» и часто входил в состав мужских имён как пожелание богатства и знатности. Первая часть — «Майли» — скорее всего, восходит к арабскому имени Майли (от слова «майл» — «склонность», «влечение»), которое в тюркской среде приобрело значение «любимый», «желанный». Таким образом, имя Майлибай буквально значило «богатый любовью» или «любимый господин» — типичное для кочевой культуры имя-пожелание счастливой судьбы.

Главная особенность фамилии — её почти стопроцентная привязка к Средней Азии, в первую очередь к Казахстану. В отличие от многих фамилий на -баев, которые встречаются и у татар, и у башкир, Майлибаев явно тяготеет к южным регионам Казахстана и к Киргизии. Это не случайно: имя Майли (или Майлы) распространено именно среди казахов и киргизов, а в башкирской ономастике оно почти не фиксируется. Если предок носителя фамилии был Майлибаем, то жил он, скорее всего, в степях современного Южного Казахстана или в долинах Тянь-Шаня.

С точки зрения социального статуса, фамилия не указывает на конкретное сословие. В XIX веке фамилии на -бай получали и рядовые скотоводы, и зажиточные баи, и даже потомки султанов (чингизиды), но без дополнительных генеалогических данных определить положение предка невозможно. Имя Майлибай мог носить как простой кочевник, так и уважаемый аксакал — суффикс -бай к тому времени уже стал обычным компонентом личных имён, а не маркером богатства.

В русской записи фамилия закрепилась через окончание -ев, а не -ов, что типично для основ, оканчивающихся на мягкий согласный или йот. В дореволюционных документах иногда встречается вариант Майлыбаев (с твёрдым ы), но современное написание Майлибаев — результат адаптации через русскую «и» вместо тюркского ы. Спорных версий у фамилии немного: попытки вывести её из арабского «майли» («склонный») без суффикса -бай или из тюркского «май» (жир, масло) выглядят натяжкой — первая игнорирует структуру, вторая не объясняет конечное -ли. Самое правдоподобное объяснение — сложение арабского по происхождению имени Майли с тюркским титульным суффиксом -бай.