La composición del topónimo se aprecia en las primeras menciones documentales: Rigu de Loba, 1011; Rio de Loba, 1196. El primer formante es el sustantivo río (lat. RĪVU) que, al entrar en composición con otro nombre y debido a su posición proclítica, se apocopa y se convierte en un falso prefijo que adopta distintas variantes vocálicas (re- / ri- / ru- /) en función del sustantivo con el que se aglutina (Riloba, 1408). El diptongo /rui-/, de carácter analógico con las formas compuestas del apellido Rui- (Ruipérez, Ruisánchez, Ruisoto), se documenta a partir de la Edad Moderna y solo se consolida plenamente en el siglo XIX.

En el segundo formante se identifica la raíz hidronímica *lupa-, considerada tradicionalmente como preindoeuropea (Galmés_2000, 33-34), aunque también se postula su adscripción paleoindoeuropea (Un_Krahe, 99-100). Como sucede con otros muchos que originariamente fueron hidrónimos, al perderse el significado primitivo de la raíz prerromana, se asociaron con el zoónimo lobo, loba (lat. LŬPU) por la etimología popular. Este cambio desde el punto de vista fonético viene motivado por la sonorización de la oclusiva en posición intervocálica /-p-/ > /-b-/. 

Semánticamente, Ruiloba es un tautotopónimo, es decir, la noción de ‘curso de agua’ queda doblemente expresada por dos voces de diferente etimología, la segunda de las cuales (*lupa-) es más antigua que la primera (lat. RĪVU).