Фамилия Бугембаева — тюркская по происхождению, и её основа составная. Первая часть восходит к древнетюркско-татарскому мужскому имени Буга, что означает «бык». Такое имя давали мальчикам с пожеланием физической силы и мощи. Вторая часть — бай — в тюркских языках (от «baj») переводится как «богатей», «господин» или «повелитель».

Соединив эти два корня, получаем значение «сильный человек», причём это понятие включало не только физическую удаль, но и социальную значимость, величие. Таким образом, прозвище или имя, лёгшее в основу фамилии, описывало человека, который был могуч как бык и при этом обладал весом в обществе.

Интересно, что в фамилии сохранился аффикс принадлежности -ем- (вероятно, фонетический вариант -им- или -ам-), характерный для некоторых тюркских языков. Он соединяет две основы в единое целое, делая имя более личным. Окончание -а типично для женского варианта фамилии, мужская форма — Бугембаев.

Процесс формирования фамилий у тюркских народов был длительным, и окончательно говорить о точном месте и времени возникновения рода Бугембаевых можно лишь на основании генеалогических исследований. Однако ясно, что фамилия несёт в себе архаичную модель именования, где в одном слове сплелись пожелание силы и указание на высокий статус предка.