Фамилия Долотбаев — яркий пример того, как русская фамилия может быть образована от тюркского прозвища. Её основа — слово «долотбай», которое распадается на две части: «долот» и «бай». «Долот» в тюркских языках означает «долото» — инструмент плотника или камнетёса. Вторая часть, «бай», переводится как «господин», «богач», «хозяин». Соединяясь, они дают прозвище «Долотбай» — «богач с долотом» или, точнее, «мастер-долотом богатый». Это не имя, а именно прозвище, которое указывало на ремесло или на достаток, добытый ремеслом.

Модель образования фамилии — типично русская: к тюркской основе добавили русский патронимический суффикс «-ев» (вариант «-ов» после мягкого или шипящего). Так появилось значение «сын Долотбая». Фамилия закрепилась в среде, где русская ономастическая традиция смешивалась с тюркской лексикой, — скорее всего, в Поволжье, на Урале или в Сибири, в районах контакта русских с татарами, башкирами или казахами.

В отличие от более частых фамилий на «-баев» (Акбаев, Карабаев), где первая часть — цвет или качество, «Долотбаев» выделяется конкретным предметным корнем. Это ставит её в один ряд с фамилиями-ремеслами, но с восточным колоритом. Носитель исходного прозвища, скорее всего, был не просто плотником, а мастером, чьё умение кормило семью и приносило достаток — именно это и подчеркнуто компонентом «бай».

Слово «долотбай» не встречается как самостоятельное имя в известных тюркских антропонимиконах, что подтверждает его прозвищный, ситуативный характер. Фамилия редкая, документально фиксируется в основном в Оренбургской области и в Башкортостане. Вариаций написания практически нет — форма «Долотбаев» устойчива, что говорит о позднем оформлении фамилии, когда письменная фиксация уже стандартизировалась.