Фамилия Антыбаев — редкий случай, когда на стыке православного имени и тюркского титула сложилась форма, не сразу очевидная, но логичная. В основе лежит крестильное имя Антипа (от греческого «антипатос» — «противник», «упрямый»). В русской простонародной среде оно звучало как Антып, Антыпа, а в тюркоязычных регионах, куда имя пришло через православие, легко обрастало компонентом «бай» (тюрк. «богатый», «господин»). Так родилось двусоставное Антыбай: христианское имя плюс тюркский титул — характерный гибрид для пограничья культур XVII–XVIII веков.

Суффикс -ев работает по модели «чей?»: Антыбаев — сын Антыбая. Выбор именно -ев, а не -ов (возможного варианта Антыбаов) объясняется мягкостью конечного согласного основы «й» — это стандартное правило русской орфографии для фамилий. Если бы имя Антыбай бытовало в чисто русской среде, фамилия скорее приняла бы форму Антыпов или Антыпин. Форма Антыбаев же типична для народов Поволжья и Приуралья, особенно среди татар, башкир и русских, живших в смешанных районах.

Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её локальном происхождении, вероятно, из одного-двух родовых гнёзд. Основные очаги — западная часть Башкортостана и прилегающие районы Татарстана. В старых метрических книгах XIX века можно найти варианты написания: Антыбаев, Антыбайев, а также Антебаев — через «е» под влиянием аканья. Сословно носители фамилии относились к государственным крестьянам или тептярям — сословию, сформированному из финно-угорских и тюркских народов, принявших православие. Для тептярей, плативших подати и несших повинности, но не приписанных к помещикам, была характерна именно такая гибридная ономастика: христианское имя, переделанное на тюркский лад, плюс русский суффикс.

Ошибочно связывать фамилию с русским словом «антыб» (такого слова не существует) или с «антибактериальный». Версия про цыганское происхождение тоже слаба: цыганские фамилии образуются иначе, а имя Антыбай в цыганской ономастике не зафиксировано. Самая правдоподобная линия — через крестильное Антипа, адаптированное в тюркоязычной среде. Таким образом, Антыбаев — это не просто носитель фамилии, а носитель памяти о межэтническом контакте, где греческое имя прошло через русскую народную переделку, получило тюркский титул «бай» и закрепилось с русским суффиксом принадлежности.