Фамилия Бимухамбетов — яркий пример тюркской антропонимической модели, где личное имя стало родовым прозвищем, а затем и фамилией. В её основе лежит сложносоставное мусульманское имя Бимухамбет, которое восходит к арабскому «Мухаммад» (прославляемый, достохвальный) — имени пророка ислама. Первая часть «би» в данном контексте, скорее всего, является искажённым вариантом персидского «би» (без) или «бек» (господин, князь), что в тюркских языках часто сливалось с именем. Таким образом, имя Бимухамбет могло означать либо «без Мухаммеда» (как охранительное имя, чтобы обмануть злых духов), либо, что вероятнее, «бек Мухаммед» — то есть «господин, носящий имя Мухаммед». Вторая версия поддерживается тем, что компонент «бек» в составе казахских и татарских имён очень распространён.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ов, который присоединялся к тюркским основам при переходе на оседлый образ жизни и документировании. Бимухамбетов — буквально «сын Бимухамбета». Такие фамилии массово закреплялись в XIX–XX веках у казахов, татар, башкир и других народов, входивших в состав Российской империи. Географически фамилия наиболее плотно представлена в Западном Казахстане (Актюбинская, Западно-Казахстанская области), а также среди казахской диаспоры в России.

Словообразовательно фамилия стоит особняком от простых «Мухамбетов» или «Мухамедов». Приставка «Би-» — редкий маркер, который может указывать на конкретный род или ответвление внутри казахского жуза. В некоторых диалектах «би» означало судью или старейшину (бий), но в составе имени это, скорее, фонетическое преобразование. Социальный статус предков, скорее всего, не был высоким — фамилия происходит от личного имени, а не от титула или профессии, что типично для основной массы крестьянского и скотоводческого населения. Носители фамилии — потомки человека, которого в своём ауле знали просто как Бимухамбета, и это имя оказалось настолько устойчивым, что пережило смену поколений и административных границ.