Фамилия Вильбоа — один из ярких примеров того, как в русскую культуру входили иностранные фамилии, причём не через крестьян или ремесленников, а через дворянство и армию. Это фамилия французского происхождения, и её носители в России — почти всегда потомки выходцев из Франции, поступивших на русскую службу в XVIII–XIX веках.

В основе фамилии лежит французское топонимическое имя Vilbois или Villebois, что буквально означает «город в лесу» (от ville — «город» и bois — «лес»). Встречается несколько вариантов написания: Вильбуа, Вильбоа, Вильбуа. В русской традиции закрепилась форма Вильбоа, хотя в оригинале правильнее было бы произносить «Вильбуа». Суффикса как такового в русском словообразовании нет — фамилия не переделывалась по русским моделям (не добавлялись -ов, -ин, -ский), а сохранила французское окончание. Это сразу указывает на её иноязычное и, скорее всего, дворянское происхождение.

Наиболее известный носитель фамилии в истории России — Александр Никитич Вильбоа (1716–1781), генерал-аншеф, участник Семилетней войны и главный командир артиллерии. Его отец, Никита (Николя) Вильбоа, был французским инженером, приглашённым Петром I. Именно с этой ветвью связана основная масса упоминаний фамилии в русских архивах. Вильбоа служили в артиллерии и инженерных войсках, занимали высокие посты, но род угас в мужском колене к началу XIX века.

С точки зрения географии, фамилия Вильбоа в России никогда не была массовой. Она встречается в дворянских родословных книгах нескольких губерний (Санкт-Петербургская, Новгородская, Московская), но число носителей всегда было крайне малым. В советское время фамилия практически исчезла — носители либо эмигрировали, либо потерялись в метриках. Сегодня найти человека с фамилией Вильбоа в России — большая редкость, чаще это потомки эмигрантов первой волны за рубежом.

Отдельного упоминания заслуживает путаница с ударением. В русском языке фамилию произносят с ударением на последний слог — Вильбоа́, хотя во французском оригинале ударение падает на первый слог (Ви́льбуа). Это типичная адаптация, когда слово «обрусевает» в произношении, но не в написании.