Фамилия Дегембаев — редкая и, скорее всего, тюркская по происхождению. Её основа — имя или прозвище Дегембай, которое образовано по модели, характерной для казахского, киргизского, узбекского и башкирского языков. Первая часть, «дегем», — неясна и требует отдельного разбора. Вторая часть — «бай» (от древнетюркского «baj» — богатый, хозяин, господин). В составе фамилий этот компонент указывал на достаток, знатность или просто на пожелание благополучия.

Самый спорный элемент здесь — «дегем». В тюркских языках существует слово «дегем» (или «дегэн») в значении «тот, кто говорит», «сказавший». В таком случае прозвище Дегембай могло означать «богатый речами», «красноречивый хозяин» или даже «сказитель». Однако это лишь одна из версий. Возможно, в основе лежит искажённое арабское имя (например, Дийа ад-Дин — «сияние веры», которое в народном произношении могло сократиться до Дигам и получить тюркский суффикс). Но это звучит менее убедительно, так как в фамилии чётко сохраняется тюркский формант «-бай».

Суффикс «-ев» в конце фамилии — русский патронимический показатель, типичный для фамилий, образованных от имён на согласный. Когда носители тюркских языков попадали в состав Российской империи, их родовые имена оформляли по русской модели: Дегембай → Дегембаев. То есть фамилия буквально означает «сын Дегембая».

Географически фамилия тяготеет к южным регионам бывшего СССР: Казахстан, Киргизия, Узбекистан. Встречается она и у башкир. Знатных предков или сословной принадлежности по ней не определить — «бай» в прозвище могло быть как именем-пожеланием для простого кочевника, так и указанием на реального богатого скотовода. Одно можно сказать точно: предки носителя этой фамилии жили в степи, говорили на одном из тюркских языков и ценили такие качества, как речь, достаток и положение в роду.