Фамилия Баримбаева образована по тюркской модели, которая широко представлена в казахском, башкирском и татарском именослове. Основа фамилии — личное имя Баримбай. Оно состоит из двух частей: «барим» и «бай». Первая часть, скорее всего, восходит к арабскому слову «барим» (или «барам») со значением «святой», «благочестивый», «соблюдающий пост». В тюркской среде арабские заимствования с религиозным смыслом часто становились частью составных имён. Вторая часть — «бай» — означает «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Баримбай можно истолковать как «богатый благочестием» или «святой господин». Имя давали с пожеланием, чтобы человек сочетал в себе и духовное богатство, и материальный достаток.

Фамилия стоит в женской форме, на что указывает окончание -а. Мужской вариант — Баримбаев. Суффикс -ев (а не -ов) здесь закономерен: он присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или й. В данном случае финальный звук основы — [й] (Баримбай), поэтому в русской передаче пишется -ев. Эта фамилия — типичный пример патронимической модели, когда фамилией становится имя отца (Баримбай) с добавлением русского суффикса принадлежности. Такая модель массово закрепилась у тюркских народов в XIX–XX веках при оформлении документов на русском языке.

Географически фамилия Баримбаева наиболее вероятна в среде казахов. Имена с компонентом «бай» традиционно распространены в казахской антропонимии. Менее вероятно, но не исключено, что фамилия встречается у башкир или татар. Встречаемость фамилии невысокая — это редкая фамилия, что часто говорит о локальном происхождении от конкретного родоначальника в одном ауле или роде. В официальных источниках фамилия фиксируется с буквой «ё» в середине (Баримбаева), хотя в бытовом произношении она может звучать как «Баримбаева» с чётким [э].

С точки зрения социального контекста, предки носителя фамилии не относились к высшей аристократии — суффикс «бай» в имени не указывает на княжеский титул, а скорее на зажиточного или уважаемого в общине человека. Скорее всего, родоначальник Баримбай был простым скотоводом или земледельцем, но пользовался авторитетом за благочестие и честность. Фамилия не имеет отношения к русским дворянским родам — она целиком принадлежит тюркской ономастической традиции.