Фамилия Бельгубаев — редкая и с ярко выраженным региональным колоритом. Её основа, скорее всего, восходит к тюркским языкам, что делает фамилию характерной для народов Северного Кавказа, Поволжья или Средней Азии. Словообразовательная модель проста: суффикс -ев указывает на происхождение от отчества или прозвища отца, то есть Бельгубай — это личное имя или прозвище.

Разберём основу «Бельгубай». В тюркских языках «бель» означает «талия», «поясница», а в переносном смысле — «середина», «хребет». Вторая часть — «губай» — может быть вариантом тюркского слова «кюбай» или «куба» (светлый, бледный, седой) или же восходить к арабскому «губай» (небольшой холм, возвышенность). Таким образом, возможны два толкования: «светлопоясный» (прозвище по внешности или поясу-кушаку) либо «средний холм» (топонимическое прозвище человека, жившего у такого урочища). Первая версия кажется правдоподобнее: сложные личные имена с компонентом «бель» (например, Бельбас, Бельгирей) нередко встречаются у ногайцев, казахов и кумыков.

Суффикс -ев, а не -ов, — важная деталь. В тюркских фамилиях на -ев часто стоят основы, оканчивающиеся на мягкий согласный или гласный, но в данном случае это может быть следствием русского грамматического оформления конца XIX — начала XX века, когда фамилии фиксировались в документах. Если бы исходное имя звучало как Бельгуба, фамилия была бы Бельгубин, но форма Бельгубаев однозначно указывает на имя Бельгубай.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где смешивались тюркские и кавказские языки: Дагестан, Чечня, Ставрополье, Астраханская область. Встречается она и у татар, но реже. Носители фамилии, вероятно, были скотоводами или земледельцами, получившими фамилию по имени предка, а не по роду занятий — это типичная модель для кочевых и полукочевых народов, где прозвище или личное имя становилось родовым.

В написании возможны варианты: Бельгубай, Бельгобай, Бельгубаев. В дореволюционных метриках фамилию могли записать на слух, поэтому в архивах встречается и форма Бельгубаев, и Бельгубаевъ. Единого канона не было, что нередко для редких фамилий.