Фамилия Актамбаев образована от тюркского имени Актамбай. В её основе лежит сложносоставное имя, распространённое у многих тюркских народов: «ак» — «белый», «чистый», «благородный», и «тамбай» — форма имени, восходящая к слову «тамга» (родовой знак, печать, клеймо). В кочевых обществах тамга была не просто символом собственности, а знаком принадлежности к роду, племени или клану. Таким образом, имя Актамбай можно перевести как «чистая (или благородная) тамга», то есть «человек с чистым, незапятнанным родом».

Суффикс -ев указывает на русскую адаптацию фамилии, характерную для многих тюркских фамилий в документах XIX–XX веков. Первоначальная форма — Актамбаев (сын Актамбая) — возникла в среде башкир, татар, казахов или ногайцев, где отчество по отцу становилось фамилией. Фамилия встречается преимущественно в Оренбургской, Челябинской областях России и в Западном Казахстане, что совпадает с ареалом расселения южных башкир и казахов Младшего жуза.

Интересная деталь: основа «тамбай» не является самостоятельным именем в большинстве тюркских языков. Чаще она выступает второй частью двусоставного имени (как в Актамбае, Биктамбае, Иштамбае). Это говорит о том, что имя было не случайным прозвищем, а сознательным родовым именованием, подчёркивающим происхождение. В отличие от многих фамилий, образованных от профессий или внешних признаков, Актамбаев прямо указывает на родоплеменную идентичность предка — его «чистую тамгу», то есть принадлежность к уважаемому роду без примеси чужих кровей.

Встречаются варианты написания: Ахтамбаев, Ахтамбай, Актамбай. Они связаны с диалектным произношением: в некоторых тюркских говорах начальный «к» переходит в «х». Но корень остаётся тем же — указание на знатность или чистоту рода. Сословная принадлежность носителей фамилии была разной: от рядовых скотоводов до старшин и баев (богатых людей), поскольку имя Актамбай могло даваться и как охранительное (чтобы ребёнок рос «чистым» от бед), и как статусное.