Фамилия Байбатырова — это женская форма фамилии Байбатыров, которая образована от древнетюркско-татарского мужского имени Байбатыр. Имя это составное: первая часть «бай» означает «хозяин, богатый, могущественный человек», а вторая — «батыр», то есть «богатырь, герой». Таким образом, имя Байбатыр можно перевести как «богатый герой» или «могущественный воин». В тюркской ономастике такие двухосновные имена — распространённый способ дать ребёнку имя с пожеланием силы и достатка.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов: к основе Байбатыр прибавили патронимический суффикс, указывающий на принадлежность («сын Байбатыра»). Окончание -а в женском варианте — это грамматический маркер рода, типичный для русских фамилий.

Процесс формирования фамилий у тюркских народов был длительным и неоднородным. У татар и башкир фамилии в современном виде закрепились в основном к концу XIX — началу XX века, часто после введения всеобщей переписи населения. Поэтому точное место и время возникновения рода Байбатыровых можно установить только через генеалогические исследования — например, по ревизским сказкам или метрическим книгам.

С точки зрения географии, фамилия Байбатырова встречается в регионах с компактным проживанием татар и башкир — в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях. Встречается она и у казахов, где имя Байбатыр также популярно, но фамильная модель у них чаще образуется без русского суффикса — просто Байбатыр. Русский суффикс -ов в данном случае — верный признак того, что носители фамилии в прошлом жили на территории Российской империи и попали под влияние русской делопроизводственной традиции.

Редкость фамилии в том, что она сохранила прозрачную внутреннюю форму: даже без словаря понятно, что в основе лежит имя, прославляющее богатырскую силу и богатство.