Фамилия Букенбаев — классический пример фамилии, образованной по тюркской модели с суффиксом принадлежности. Основа здесь — личное имя Букенбай, которое распадается на две части: «букен» и «бай». В тюркских языках «бай» означает «богач», «господин», «хозяин», а в именах указывает на достаток, знатность или пожелание благополучия. Первая часть, «букен», скорее всего, восходит к казахскому или родственному тюркскому слову «бүкен» — «крепкий», «коренастый», «сбитый». В переносном смысле так могли называть человека невысокого, но плотного телосложения, либо упрямого и стойкого. Соответственно, Букенбай — это «крепкий (коренастый) богач» или «крепкий господин».

Вторая часть суффикса — «-ев» — это русский патронимический суффикс, который добавили при оформлении фамилии в официальных документах Российской империи. В чисто казахской среде фамилия звучала бы как Букенбайұлы (сын Букенбая), но при переходе в русскую метрическую запись в XIX — начале XX века фамилию русифицировали по продуктивной модели: основа + -ев. Такая же модель видна в фамилиях Тулебаев, Кенжебаев, Жумабаев — все они образованы от личных имён с компонентом «бай».

Географически фамилия Букенбаев почти наверняка локализована в Казахстане и прилегающих регионах России (Оренбургская, Астраханская области, Алтайский край), где исторически кочевали казахские роды. Сословно предки носителя фамилии могли быть как зажиточными скотоводами (баями), так и простыми общинниками: имя Букенбай не обязательно указывало на реальное богатство — в тюркской антропонимии «бай» часто был просто пожелательным компонентом.

Важная деталь: в русском написании фамилия могла колебаться между формами Букенбаев и Букенбайев. Второй вариант встречается реже и считается устаревшим, отражающим промежуточную стадию адаптации, когда конечный «й» имени ещё не отпал перед суффиксом. В современных паспортах закрепилась форма без «й», что соответствует правилам транскрипции тюркских фамилий в русском языке.