Фамилия Барынбаев звучит непривычно для русского уха, но её происхождение укладывается в ясную и типичную для тюркских языков модель. Основа здесь — имя или прозвище Барынбай, а суффикс -ев указывает на русскую грамматическую обработку: так фамилию адаптировали при записи в документах. Формант -бай в составе — один из самых распространённых в тюркской ономастике, он означал «богач», «хозяин», «господин» и часто входил в состав имён-пожеланий, сулящих мальчику богатство и вес в обществе.

Первая часть — Барын — менее прозрачна. Скорее всего, это искажённое или диалектное «барым», что в ряде тюркских языков (казахском, киргизском, башкирском) значит «имущество», «достояние», «наличие». Тогда Барынбай — «богатый имуществом», «владелец добра». Другая версия возводит Барын к названию древнего тюркского племени или родовой группы (известны барыны в составе ногайцев и казахов), и в этом случае фамилия указывала на племенную принадлежность предка: «Барынбай» — «бай из рода Барын». Оба объяснения правдоподобны, но первое — через прямое значение слова — встречается чаще и логичнее для личного имени-прозвища.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически жили казахи, башкиры и татары: это Оренбургская, Челябинская, Астраханская области, Башкортостан, а также Казахстан. В русских метрических книгах XVIII–XIX веков такие фамилии могли записывать с вариантами: Барынбаев, Барымбаев, Барынбеков — путаница возникала из-за нестабильной передачи тюркских звуков на письме.

Социальный срез: носители фамилии — не дворяне и не духовенство. Чаще всего это потомки крестьян-скотоводов или казаков (в особенности оренбургских и уральских), у которых имя Барынбай бытовало как личное, а к концу XIX века закрепилось в качестве наследственного фамильного прозвания. Фамилия не получила широкой известности за пределами своего ареала и остаётся локальной, что делает её хорошим маркером семейной истории, связанной с тюркским кочевым или полукочевым прошлым.