Фамилия Булембаева — редкая, с ярко выраженным тюркским следом. Её основа, судя по всему, восходит к мужскому имени Булембай, которое в свою очередь состоит из двух частей. Первая часть — «булем» — может быть диалектным вариантом слова «бөлем» (мой отдел, моя часть) или производным от глагола «бөлу» (делить). Вторая, бесспорная часть — «бай», что в тюркских языках означает «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Булембай могло означать «богатый своей частью» или «владеющий выделенной долей», что характерно для имен-пожеланий достатка и статуса.

Суффикс «-ева» в конце фамилии — это русский патронимический показатель женского рода, типичный для фамилий, русифицированных в XIX–XX веках. Мужской вариант фамилии — Булембаев. Такая модель образования (тюркское имя + русский суффикс) массово возникала при переходе кочевых народов к оседлости и фиксации фамилий в документах Российской империи. Окончание «-ева» вместо «-ова» может указывать на мягкость конечного согласного основы (Булембай → Булембаев), что характерно для казахского или башкирского произношения.

Географически фамилия Булембаева встречается прежде всего в Казахстане, особенно в северных и западных областях (Костанайская, Актюбинская), а также среди казахской диаспоры в приграничных регионах России (Оренбургская, Челябинская области). Это сужает круг поиска: предки носителя фамилии, вероятно, происходили из казахского Младшего или Среднего жуза.

В отличие от фамилий, образованных от названий ремесел или прозвищ, Булембаева напрямую связана с личным именем. Это значит, что родоначальником был конкретный человек по имени Булембай, чьи потомки закрепили это имя как фамильное. Никаких альтернативных версий, связывающих фамилию с русскими корнями или географическими названиями, не существует — основа однозначно тюркская.