Фамилия Тиллабоев — наглядный пример того, как в русской письменной традиции закрепилась фамилия с явно тюркскими корнями. Её основа — мужское имя Тиллабой, которое состоит из двух частей. Первая, «тилла», восходит к тюркскому (скорее всего, узбекскому или таджикскому) слову со значением «золото». Вторая часть, «бой», в тюркских языках означает «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Тиллабой в буквальном переводе — «золотой богач» или «владелец золота». Вряд ли оно указывало на реальное обладание драгоценным металлом — скорее, это было пожелательное имя-оберег, которое давали ребенку, чтобы он вырос богатым и удачливым.

Фамилия образована по классической для русского языка модели: к основе Тиллабо- добавлен патронимический суффикс -ев, который заменяет более древнее -ов после мягкого согласного (в данном случае — после «й», который на письме превратился в «е»). Фактически Тиллабоев — это «сын Тиллабоя». Такое оформление фамилий у народов Средней Азии, вошедших в состав Российской империи, было массовым явлением в XIX — начале XX века, когда при выдаче документов русские чиновники записывали имена по отчеству, прибавляя к ним стандартные русские суффиксы.

Географически фамилия Тиллабоев почти наверняка привязана к Узбекистану или Таджикистану. Имя Тиллабой распространено именно в этих регионах, особенно среди узбеков. В России и других странах бывшего СССР носители фамилии — это, как правило, потомки тех, кто переехал из Средней Азии в советское время или позже. Встречаемость фамилии в целом невысокая, что делает её интересным маркером конкретной региональной и этнической традиции имянаречения.

С точки зрения словообразования обращает на себя внимание суффикс -ев. В русских фамилиях он типичен для основ, оканчивающихся на мягкий согласный или на «й» (ср. Андреев, Тимофеев). Однако в случае с тюркскими именами, где конечный «й» в именительном падеже очевиден (Тиллабой), написание через -ев стало стандартным способом адаптации. Если бы фамилия сохраняла более архаичный вариант, она могла бы писаться как Тиллабоев, что и закрепилось. Редкость фамилии объясняется тем, что имя Тиллабой не входило в число самых популярных, а значит, и число его носителей, получивших фамилию по отцу, было ограниченным.