Фамилия Аламбаев — редкий пример, где основа почти наверняка тюркская, а суффикс — русский, что сразу указывает на способ её возникновения. Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких согласных) стандартно оформлял русские фамилии от тюркских имён и прозвищ в XVI–XIX веках, особенно на территориях бывшего Казанского ханства, в Приуралье и в среде служилых татар.

Корень «Аламбай» — составное тюркское имя. Первая часть «алам» восходит к арабскому «‘алам» (знамя, флаг, а также знак, отличительная черта) — слово, широко вошедшее в татарский и башкирский языки через ислам. Вторая часть «бай» — древний тюркский титул «богатый, господин, хозяин», частый компонент имён (Тугайбай, Ишбай, Уразбай). Имя Аламбай, таким образом, могло означать «господин знамени», «обладающий знаменем» — то есть военный предводитель или человек, нёсший боевой стяг. В кочевых и полукочевых обществах знаменосец был заметной фигурой, и прозвище легко закреплялось за родом.

Есть и другая, менее вероятная версия: «алам» как диалектное тюркское «яблоко» (ср. казахское «алма»). Тогда Аламбай — «богатый яблоками», «яблочный хозяин», что могло относиться к владельцу сада или местности с яблоневыми рощами. Но в татарской и башкирской антропонимии арабское «‘алам» встречается чаще, а «алма» обычно даёт фамилии типа Алмаев, Алмакаев.

Географически фамилия Аламбаев привязана в основном к Башкортостану и Челябинской области, реже — к Татарстану. Это указывает на башкирские или татарские корни носителей. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках её почти нет — фамилия редкая, недворянская, скорее всего, из крестьянского или казачьего сословия, оформленная уже после отмены крепостного права, когда многим башкирам и татарам давали фамилии по имени отца (Аламбай → Аламбаев).

Словообразовательная модель проста: имя Аламбай + русский патронимический суффикс -ев. Никаких дополнительных суффиксов вроде -ск- или -ин- нет, что типично для фамилий, возникших в среде нерусского населения, принявшего русскую фамильную форму в XIX веке. Однокоренные фамилии — Аламбаев, Аламбаевский (встречается реже, возможно, через прозвище по месту). Сравните с похожими по структуре Ишбаев, Уразбаев, Тугайбаев — все они строятся по одному принципу: тюркское имя на -бай + русское окончание.