Фамилия Жолымбетов — одна из тех, что сразу выдают тюркское, скорее всего казахское, происхождение. Её основа, имя Жолымбет, состоит из двух частей: «жол» (дорога, путь) и «бет» (лицо, сторона; в переносном смысле — направление, намерение). Вместе они складываются в имя-пожелание: «имеющий верный путь» или «тот, чей путь открыт». Такие имена с компонентом «жол» в казахской ономастике нередки — родители желали ребёнку удачной дороги в жизни, без преград.

Суффикс -ов в фамилии — типичный русский патронимический формант, который добавили при русификации фамилий в XIX–XX веках. В оригинале, без русского окончания, фамилия звучала бы как Жолымбет. Этот суффикс указывает на принадлежность: «сын Жолымбета». В казахском языке аналогичную роль играет окончание -ұлы/-қызы, но при записи в документах Российской империи и СССР тюркские фамилии часто получали русские окончания, чтобы вписаться в общую систему паспортного учёта.

Интересно, что имя Жолымбет — не самое частое даже в Казахстане. Оно встречается в южных и западных регионах, где сильны традиции имянаречения с пожеланием пути. Встречаются варианты написания с буквой «ы» после «ж» — Жолымбетов, и с «і» — Жолімбетов, что отражает диалектные различия в произношении. В русскоязычной среде закрепился первый вариант, с твёрдым «ы».

Социально носители этой фамилии в прошлом — скорее всего, скотоводы или земледельцы из казахских родов, не принадлежавшие к высшей знати. Фамилия не несёт следов аристократического происхождения, в отличие, скажем, от фамилий на -бай или -хан. Это имя человека из народа, которому желали лёгкой дороги. В современных архивах Жолымбетовы встречаются в основном в Казахстане, реже — среди казахской диаспоры в России и Киргизии.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то здесь нет путаницы с другими тюркскими корнями: «жол» — чётко казахский вариант (в татарском было бы «юл», в турецком — «йол»). Так что фамилия Жолымбетов — локальная, узкорегиональная, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: предки почти наверняка из казахских степей, а не из Поволжья или Сибири.