Фамилия Давлятбаев — яркий пример того, как тюркское имя, пройдя через русскую фамильную модель, превратилось в фамилию, которая чётко говорит о происхождении рода. В основе лежит сложное мужское имя Давлятбай, которое состоит из двух частей: «давлят» (арабское «дауля» — государство, богатство, власть, счастье) и «бай» (тюркское — хозяин, господин, богатый человек). Таким образом, имя Давлятбай означало «богатый и счастливый господин» или «владелец богатства». Оно было популярно у башкир, татар и других тюркских народов, исповедующих ислам.

Фамилию образовали по русской патронимической модели: к основе имени Давлятбай добавили суффикс -ев. В русских фамилиях суффикс -ев присоединяют к основам, оканчивающимся на мягкий согласный, шипящий или «й». В имени Давлятбай конечный звук «й» (бай) дал основу Давлятба- и потребовал суффикса -ев. Итоговая фамилия Давлятбаев буквально значит «сын (или потомок) Давлятбая».

С географической точки зрения фамилия распространена преимущественно в Башкортостане, Татарстане, а также среди башкир и татар, живущих в Челябинской и Оренбургской областях. Встречаются и варианты написания — Давлетбаев, что связано с особенностями произношения гласных в тюркских языках (сингармонизм). Оба варианта исторически верны, но вариант через «я» (Давлятбаев) ближе к башкирскому произношению.

Интересно, что фамилия относится к сравнительно поздним — активно такие фамилии закреплялись в XVIII–XIX веках, когда тюркские народы Российской империи получали фамилии по отцу. До этого у башкир и татар не было наследственных фамилий в современном смысле; человека называли по имени отца и деда. Давлятбаевы, скорее всего, происходят из зажиточных крестьян или торговцев: имя «бай» в составе фамилии указывает на достаток предка, хотя со временем оно могло стать просто личным именем без прямой связи с богатством.