Фамилия Юлдыбаева образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ев от мужской фамилии Юлдыбаев. Женская форма фамилии указывает на принадлежность к роду, глава которого носил или носит фамилию Юлдыбаев. Основа фамилии — тюркское имя или прозвище Юлдыбай.

Имя Юлдыбай сложное, состоит из двух тюркских корней. Первый корень — «йулдыз» (звезда) в фонетическом варианте «юлды». Второй корень — «бай» (богатый, хозяин, господин). Таким образом, Юлдыбай дословно означает «звездный богач» или «богатый, как звезда». В тюркской ономастике имена с компонентом «бай» были чрезвычайно популярны: они служили пожеланием богатства и благополучия новорождённому. Имя Юлдыбай — одно из многих (например, Айбай, Кунбай, Темирбай), где первая часть указывает на небесное светило, усиливая пожелание удачи и высокого положения.

Фамилия Юлдыбаева — типично башкирская или татарская. В этих языках имя Юлдыбай встречается в исторических документах и родословных. Географически фамилия наиболее распространена в Башкортостане и соседних регионах (Оренбургская, Челябинская области). Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, относились к башкирским тептярам или государственным крестьянам, реже — к дворянству (если род был княжеским или мурзинским, что встречается, но редко). Фамилия не получила широкого распространения за пределами Урало-Поволжья, что делает её регионально маркированной и указывает на глубокую связь с башкирской или татарской культурной средой.