Фамилия Бамбаев — редкий случай, когда географическая привязка оказывается яснее, чем значение основы. Скорее всего, перед нами фамилия тюркского или монгольского происхождения, распространённая в среде калмыков, бурят или народов Северного Кавказа. Корень «бамб-» может восходить к слову «бамба» (в калмыцком и монгольском — «шар», «мяч», «круглый предмет»), что даёт прозвище человеку круглолицему или плотного телосложения. Менее вероятна, но возможна связь с тюркским «бамба» — «хлопок», тогда прозвище могло относиться к торговцу или ткачу.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий, характерную для народов, вошедших в состав Российской империи. В калмыцкой и бурятской среде фамилии на -ев и -ов появлялись в XIX веке при оформлении документов: к личному имени или прозвищу Бамба прибавляли русский патронимический суффикс. Таким образом, Бамбаев буквально означает «сын Бамбы» или «принадлежащий Бамбе».

В калмыцкой ономастике встречается мужское имя Бамба, которое могло быть как личным, так и прозвищным. В бурятском языке слово «бамба» имеет значение «шар» или «ком», что также подходит для описания внешности. Историк ономастики В. А. Никонов в своих работах отмечал, что фамилии с корнем «бамб-» в основном фиксируются в Калмыкии и Бурятии, реже — у сибирских татар.

Сословный состав носителей фамилии Бамбаев в прошлом — в основном крестьяне, скотоводы или казаки. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Встречаемость её невысокая, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если вы Бамбаев, ваши корни, скорее всего, ведут в степные регионы юга России или Забайкалья.