Фамилия Алембаев — редкая, и её происхождение уводит нас в тюркский мир, скорее всего, в среду поволжских татар или башкир. Основа фамилии — мужское имя Алембай, которое складывается из двух частей: «алем» (от арабского «‘ālam» — мир, вселенная) и «бай» (тюркское — богатый, господин, хозяин). Таким образом, имя Алембай можно расшифровать как «богатый мир» или «владыка мира», что было типичным пожелательным именем: родители желали сыну широкой известности и достатка.

Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких основ) указывает на русскую модель адаптации тюркских фамилий, которая закрепилась в XIX–XX веках. Алембаев буквально означает «сын (или потомок) Алембая». В татарской и башкирской среде такие фамилии часто образовывались от имён без дополнительного суффикса принадлежности: сам род мог именоваться просто «Алембайлар», но при записи в метрические книги или паспорта, особенно после реформ, добавляли русское окончание.

Географически фамилия тяготеет к южному Уралу и Западной Сибири. Встречается у татар — как казанских, так и сибирских (тоболо-иртышская группа), а также у башкир. Известны случаи бытования фамилии у казахов, но там она чаще звучит как Алембайулы, то есть без русского суффикса. В русских переписях и списках XIX века Алембаевы фиксированы в Оренбургской и Уфимской губерниях — регионах, где татары и башкиры составляли значительную часть населения.

Интересная деталь: имя Алембай могло быть не только личным, но и прозвищным. В некоторых говорах «алем» означало «учёный, знающий» (от того же арабского корня), так что Алембаем могли назвать грамотея или муллу. Соответственно, предки носителя фамилии могли быть не просто зажиточными людьми, а людьми книжными — учителями при мечети или сельскими писарями. Впрочем, это лишь гипотеза: без конкретных генеалогических записей утверждать что-то сложно.