Фамилия Желобанов образована от прозвища Желобан. В его основе лежит нарицательное «желоб» — длинное узкое углубление, канал для стока воды, часто выдолбленный в бревне или сделанный из листового железа. Отсюда первая версия: предок Желобановых мог заниматься устройством сточных каналов, быть пло́тником-водопроводчиком или кровельщиком, работавшим с водосточными системами.

Вторая версия — антропологическая. На Руси «желобом» или «желобаном» в переносном смысле могли назвать очень высокого и худого человека, напоминающего формой вытянутое корыто. В этом случае прозвище описывало внешность, а не профессию.

Словообразовательная модель проста: к основе «желобан» добавился патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («сын Желобана»). Фамилия фиксируется в основном в центральных и северных регионах России, где плотницкое и водопроводное ремесло было особенно распространено. В документах встречаются варианты написания через «ё» — Жёлобов, Жёлобин, но форма Желобанов закрепилась как основная.

По сравнению с однокоренными фамилиями (Желобов, Желобин, Желудков) Желобанов — более редкая и, вероятно, более поздняя по времени образования. Суффикс -ан придаёт прозвищу оттенок просторечия или пренебрежения, что характерно для бытовых, неофициальных имён XVI–XVII веков.