Фамилия Зарбаилов в своей основе имеет личное имя Зарбаил. Точное значение этого имени установить непросто, и исследователи предлагают две основные версии его происхождения. Согласно первой, Зарбаил — это вариант более распространённого имени Зарбали, которое восходит к персидскому языку и переводится как «сильный удар». Вторая версия разбивает имя на составные части: персидское «зар» («золото») и арабское «байли» («красивый»). В этом случае Зарбаил трактуется как «красив как золото».

Сама фамилия построена по стандартной для русского языка модели: к основе Зарбаил добавился патронимический суффикс -ов. Такой формант типичен для фамилий, возникших в центральных и южных регионах России, а также среди народов Кавказа и Закавказья, где русская административная система оформляла местные имена в привычную фамильную форму. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Зарбаилов буквально значит «сын Зарбаила» или «из рода Зарбаила».

Фамилия Зарбаилов встречается нечасто. Её ареал связан преимущественно с Северным Кавказом и Закавказьем, что неудивительно: персидские и арабские элементы в именах характерны для народов, испытавших влияние исламской культуры. В отличие от фамилий на -ин или -ский, эта модель не указывает на принадлежность к конкретному сословию — её могли получить и крестьяне, и горожане, и воины, если их отца или деда звали Зарбаилом.

С точки зрения словообразования, фамилия Зарбаилов стоит в одном ряду с такими редкими фамилиями, как Зарбалиев или Зарбаиловский, но отличается именно суффиксом. Если бы основой было имя Зарбали, фамилия звучала бы как Зарбалиев, но форма Зарбаилов закрепилась, вероятно, из-за особенностей местного произношения или записи в документах.