Фамилия Джетыбаев — редкий пример, где географическая основа просматривается яснее, чем личное имя или прозвище. В её корне лежит тюркское слово «джеты» (жеты, еты) — «семь». Вторая часть, «бай», в доисламской и мусульманской традиции кочевников означала «богатый», «господин», «влиятельный человек», а позже вошла в состав множества имён и фамилий как пожелание достатка и статуса.

Самый прямой и правдоподобный путь образования — от казахского топонима Жетыбай (встречается как название аулов и местностей в Мангистауской и других областях Казахстана). Название переводится как «семь баев» или «семь богачей» — возможно, так обозначали место, где кочевали семь состоятельных родов или пастбище, поделённое между семью хозяевами. Человек, выходец оттуда, получал прозвище Джетыбай, а его потомки — фамилию Джетыбаевы. Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого «й») указывает на русскую модель оформления фамилий, которая закрепилась у казахов и других народов Центральной Азии в XIX–XX веках.

Менее вероятно, но не исключено, что основой стало личное имя Жетыбай. У тюркских народов имена с числительным «семь» иногда давали седьмому по счёту сыну или ребёнку, родившемуся после шести умерших младенцев (как оберег). В таком случае фамилия означает «потомок Жетыбая». Однако среди казахских имён «Жетыбай» встречается реже, чем, скажем, Кыдырбай или Есенбай, а как топоним — намного чаще.

Фамилия Джетыбаев почти не встречается за пределами Казахстана и прилегающих регионов России (Астраханская, Оренбургская области). Это сужает круг поиска для носителя: скорее всего, предки были казахами-скотоводами из западных или южных областей, где распространены названия с корнем «жеты». В документах XIX века такую фамилию могли записать через «Дж» (джеты) — это типичная передача казахского звука «ж» в дореволюционной русской транскрипции. После перехода на кириллицу в советское время написание могло стабилизироваться как Джетыбаев или Жетыбаев — оба варианта встречаются, но первый сохраняет старую орфографическую традицию.

Однокоренные фамилии — Джетыбай (без суффикса), Джетыбайулы (по отчеству), а также более частые Жетыбаев и Жетыбай. Они все восходят к одному корню, но различаются эпохой и способом фиксации.