Фамилия Дуненбаева — редкий пример, где тюркская основа соединилась с русским патронимическим суффиксом, но не напрямую, а через казахскую модель образования фамилий. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, которые произошли от имени или прозвища отца, здесь мы видим цепочку: личное имя или прозвище → тюркский патроним на -бай → русский суффикс -ев, указывающий на принадлежность роду.

Разберём основу. «Дунен» (или «Дөнен» в казахском произношении) — это не имя в прямом смысле, а прозвищное определение. У тюркских народов, особенно у казахов, «дөнен» означает «трёхлетний», «трёхгодовалый», но в переносном смысле так могли называть человека, родившегося в определённый год по животному циклу, или просто сильного, взрослого мужчину. В казахской антропонимике имена и прозвища, указывающие на возраст, — не редкость (ср. Жигит, Кәрі). Вторая часть — «бай» — классический тюркский компонент, означающий «богатый», «хозяин», «господин». В составе личных имён он часто терял прямой социальный смысл и служил пожеланием благополучия или просто усилительным элементом.

Таким образом, Дуненбай — это составное имя или прозвище, которое можно истолковать как «богатый (уважаемый) трёхлеток» или, что вероятнее, «зрелый, состоявшийся человек». Фамилия Дуненбаева образована по типичной для юга России и Поволжья модели: к тюркскому имени на -бай прибавили русский суффикс -ев, получив значение «дочь (или потомок) Дуненбая». Окончание -а указывает на женскую форму фамилии, мужской вариант — Дуненбаев.

Географически фамилия тяготеет к регионам со смешанным тюркско-славянским населением: Астраханская, Оренбургская области, Казахстан. Встречается она нечасто, что говорит о локальном бытовании основы или о том, что родоначальник не оставил многочисленного потомства. Сословно, скорее всего, предки относились к казахам или татарам, возможно, к казачьему сословию, где такие «гибридные» фамилии были обычным делом: казаки охотно брали прозвища местных народов. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией нет, и это нормально — большинство фамилий никогда не покидали узкого круга своей семьи и нескольких деревень.