Фамилия Жилкобаев — редкий случай, когда топонимическое происхождение почти очевидно, но не единственно возможное. Основа «Жилкоба» — это, скорее всего, название населённого пункта или гидроним (название реки, ручья). В Казахстане и прилегающих регионах Средней Азии встречаются урочища и небольшие речки с корнем «жилкы» (лошадь, табун) или «жылкы» (год, время), но прямая аналогия с «Жилкоба» не лежит на поверхности. Наиболее вероятно, что в основе лежит тюркское слово «жилкы» (лошадь) и компонент «бай» (богатый, хозяин). Тогда «Жилкобай» — «богатый лошадьми», «владелец табуна». Или же это имя-пожелание, данное ребёнку, чтобы он стал богатым скотоводом.

Модель образования фамилии — классическая для тюркских народов, перешедшая в русскую паспортную систему: к основе (личное имя или прозвище Жилкобай) добавляется русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, Жилкобаев — «сын Жилкобая». Суффикс -ев указывает на то, что фамилия оформлялась в русскоязычной среде, скорее всего, в XIX–XX веках, когда казахам и другим кочевым народам при переписях давали фамилии по отцу.

Есть и вторая, менее распространённая версия. В некоторых тюркских языках «жылкы» означает «год», «время», а «бай» — «господин». Тогда Жилкобай могло быть прозвищем человека, родившегося в урожайный или важный год, или же того, кто «годится в хозяева», то есть взрослого, самостоятельного мужчины. Однако версия с «лошадиным богатством» выглядит более естественной для скотоводческой культуры.

Географически фамилия Жилкобаев тяготеет к Южному Казахстану и Кыргызстану. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, от названия конкретного аула или рода. Фамилия не имеет отношения к русскому слову «жилка» (кровеносный сосуд) — это случайное созвучие, которое вводит в заблуждение. Корень здесь чисто тюркский, и искать его нужно в степных именах и прозвищах, а не в анатомии.