Фамилия Алтынбаев — классический пример тюркского составного имени, ставшего родовым прозвищем. Её основа — мужское имя Алтынбай, которое складывается из двух частей: «алтын» (с татарского и ряда других тюркских языков — «золото») и «бай» («господин», «повелитель», «хозяин»). В буквальном смысле Алтынбай — «золотой господин», то есть богатый, состоятельный человек. В отличие от многих фамилий, которые просто указывали на отца, эта сразу характеризовала достаток или высокий статус родоначальника.

Модель образования фамилии типична для тюркских народов России: к имени Алтынбай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного «й»). Так Алтынбай стал Алтынбаевым — «сын (или потомок) Алтынбая». Фамилия широко распространена у башкир, татар и казахов, что неудивительно: имя Алтынбай встречается у многих тюркских народов, а суффикс -ев прижился в русских документах при записи нерусских фамилий в XIX–XX веках.

Интересно, что слово «алтын» в тюркских языках имеет и монетное значение: так называлась старинная золотая деньга. Поэтому не исключено, что прозвище Алтынбай могли дать не просто богачу, а человеку, связанному с деньгами или торговлей, — например, меняле или купцу. Однако версия с прямым значением «золотой господин» остаётся основной: такие имена-пожелания богатства и знатности были очень популярны в кочевой среде.

Однокоренные фамилии — Алтынбаев, Алтынбаев, Алтынбеков — встречаются в Башкортостане, Татарстане, Казахстане. В русской записи фамилия закрепилась в форме на -ев, хотя в оригинале основа оканчивается на -бай.