Фамилия Нилобеков — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор требует осторожности. В основе, скорее всего, лежит сложное имя или прозвище, которое образовано по тюркской модели: первая часть «Нило-» восходит к крестильному имени Нил (греч. Νείλος — «речной», от названия реки Нил), а вторая часть «-бек» — тюркский титул «бек» (господин, князь, правитель). Таким образом, Нилобек — это составное имя вроде «Нил-господин» или «слуга Нила». Подобные гибриды (христианское имя + тюркский титул) встречались в среде крещёных татар, башкир или народов Кавказа, где русская администрация или миссионеры фиксировали имена местных жителей, соединяя православный календарь с местной знатной традицией.

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилий от отчества: Нилобеков — «сын Нилобека». Фамилия почти наверняка невеликорусская, а появилась в зонах активного межэтнического контакта: в Поволжье, на Урале или в Закавказье. Встречается она крайне редко; по открытым данным, основные носители живут в Казахстане и на юге России, что подтверждает версию о происхождении из тюркской среды, принявшей православие.

Спорный момент — первая часть «Нило». Можно было бы предположить, что это искажённое тюркское слово (например, «нил» — синий), но в тюркских языках «нил» означает индиго или синий цвет, а не имя. Сочетание «Синий бек» маловероятно как личное имя. Версия с христианским именем Нил выглядит убедительнее: святой Нил Постник или Нил Синайский почитаются в православии, и имя давали новокрещёным. Поэтому Нилобеков — это, скорее всего, фамилия потомка крещёного тюрка, получившего при крещении имя Нил, но сохранившего родовой титул «бек» в качестве второй части имени.

Социально предки Нилобековых могли относиться к служилым татарам или к казачеству, где такие двойные имена не были редкостью. Фамилия не дворянская в классическом русском смысле (нет указаний на столбовое дворянство), но её носители, вероятно, занимали заметное положение в своей общине, раз в имени закрепился титул «бек».