Фамилия Челомбей — редкий случай, где тюркское прозвище закрепилось в русской фамильной модели без изменений, с конечным -ей. В большинстве русских фамилий на -ей (Андреев, Алексеев) основа — каноническое имя, а здесь мы видим не имя, а описательное прозвище, которое на русской почве не переделывали, а оставили как есть, прибавив только фамильный суффикс -ев (в написании — -ей).

Корень здесь — тюркское «челом» (çelüm, çalım), что означает «удар», «натиск», «набег» (ср. казахское «шабуыл» — атака, турецкое «çalım» — выпад). Вторая часть «бей» — тюркский титул «бек» (господин, князь). Получается «удар бека» или «набег господина» — так могли прозвать воина, который славился лихим наскоком, либо, в ироничном смысле, хвастуна, любителя «бить себя в грудь». Версия, что это искажённое «чело» (лоб) плюс «бей», — народная этимология: удар по лбу не оставил бы следов в прозвищах, а тюркское происхождение подтверждается и структурой, и историей.

Фамилия почти не встречается за пределами юга России и Украины. Это зона, где в XVI–XVII веках оседали выходцы из Крыма, ногайцы и казаки, перенявшие тюркские прозвища. Челомбей мог быть запорожским казаком с боевым прозвищем, которое потом стало родовым. В реестрах Войска Запорожского XVII века встречаются похожие формы (Челомбей, Челомбек), хотя массовой эта фамилия не стала — она осталась на уровне единичных родов.

Словообразовательный нюанс: в отличие от фамилий типа Челомбиев (где явно виден суффикс -ев и патронимическая основа), Челомбей застыл в именительном падеже. Это указывает на то, что прозвище было настолько устойчивым, что его не склоняли как имя, а сразу перенесли в фамилию целиком. Похожая модель — фамилии Айдемир, Кантемир, где тюркский компонент сохраняет форму.

Сегодня носители фамилии Челомбей — почти исключительно потомки тех самых южнорусских и украинских родов. Встречается она редко, что делает её ценным маркером для генеалогии: если вы носите эту фамилию, ваши предки с высокой вероятностью были не крестьянами центральной России, а служилыми людьми или казаками южных рубежей, где тюркские прозвища были нормой.