Фамилия Жилкибаев — классический пример тюркской модели образования фамилий, где к личному имени добавляется русский патронимический суффикс -ев. В основе лежит составное имя Жилкибай. Первая часть предположительно восходит к казахскому «жүлге» — «неглубокое ущелье в горах» или «впадина с дерном в оврагах». Вторая часть — тюркское «бай» («хозяин, господин»). Всё имя Жилкибай осмысляется как «хозяин ущелья».

Такие имена с элементом «бай» были распространены как пожелательные: родители надеялись, что сын вырастет богатым и влиятельным. В казахской среде имена, описывающие природные объекты, тоже встречались — они связывали человека с местом рождения или кочевья.

Фамилия закрепилась в русской форме через суффикс -ев, который присоединяли к основам на -й. Аналогично образованы фамилии Карабаев, Толебаев. Встречается и другой вариант — Жилкибаев с ударением на втором слоге, что характерно для южных регионов Казахстана.

Известен носитель фамилии Бердалы Жилкибаев, родившийся в 1893 году в 4-м ауле Иртышского района Семипалатинского округа. Эта запись в метрических книгах показывает, что фамилия бытовала в Восточном Казахстане уже в конце XIX века. Сейчас Жилкибаевы чаще всего встречаются в Алматы, Алматинской и Восточно-Казахстанской областях.