Фамилия Алышбаева образована по типичной для тюркских языков модели: к основе добавляется притяжательный аффикс -бай (в русской передаче -бай) и русский патронимический суффикс -ев/-ев, указывающий на принадлежность роду. В развернутом виде она означает «дочь (или жена) Алышбая». Мужской вариант — Алышбаев.

Корень «Алыш» — это тюркское личное имя или прозвище. Наиболее вероятное происхождение — от глагола «алыш» (меняться, обмениваться) или от «алыш» как формы имени Алыш, которое могло быть уменьшительным от Алып (богатырь, герой). Вторая часть, «бай», в тюркской ономастике означает «господин», «богатый», «хозяин», часто использовалась как почетный титул или компонент имени, подчеркивающий статус. Таким образом, имя Алышбай могло означать «богатый обменщик», «господин, меняющийся» или, что более правдоподобно, «богатырь-господин» (если исходить из основы «алыш» как варианта «алып»).

Географически фамилия Алышбаева наиболее распространена среди тюркоязычных народов — в первую очередь у казахов, башкир, татар, а также у киргизов и народов Кавказа (например, у кумыков). В русских документах XIX века фиксация таких фамилий шла через адаптацию к русской грамматике: окончание -ев появлялось при записи в метриках или ревизских сказках. Носительницы фамилии, как правило, происходят из семей, где предки носили имя Алышбай, что указывает на их принадлежность к определенному роду или клану, но не обязательно к знати — «бай» могло быть просто элементом имени, а не указанием на богатство.

С точки зрения словообразования, фамилия интересна тем, что сохранила архаичный тюркский компонент «-бай» в полной форме, без редукции. В отличие от многих русских фамилий на -ов, где основа часто является прозвищем или профессией, здесь мы имеем дело с полным антропонимом (личным именем), который перешел в фамилию без изменений. Встречаются варианты написания: Алышбаева, Алышбаева, Алышбай (в исходной тюркской записи). Спорных версий происхождения корня «Алыш» немного: маловероятна связь с арабским «али» (высокий) или монгольским «ал» (алый) — фонетически и семантически убедительнее тюркская версия с глаголом «алыш» или именем «Алып».