Фамилия Джунельбаев — редкая и яркая, её звуковой облик сразу выдает тюркское происхождение. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от крестильных имён, эта фамилия несёт в себе отголосок кочевой культуры и доисламских верований.

Основа фамилии — составное имя Джунельбай. Первая часть, «Джунель», скорее всего, восходит к тюркскому слову «жүн» (шерсть, пух) или к имени, связанному с понятием «душа» (жан, джан). Вторая часть — «бай» (богач, хозяин, господин) — один из самых распространённых компонентов в тюркских именах, указывающий на пожелание богатства и благополучия. Таким образом, имя Джунельбай могло означать «богатый шерстью» (намёк на скотоводство) или «владыка души» (пожелание духовной силы).

Суффикс «-ев» — типичный русский патронимический формант, который добавили при оформлении фамилии в официальных документах Российской империи. По модели «Джунельбай → сын Джунельбая → Джунельбаев» фамилия вписалась в русскую административную систему. В исконной тюркской среде она осталась бы без суффикса: просто Джунельбай.

Географически фамилия привязана к регионам, где традиционно жили казахи, башкиры, татары и другие тюркские народы. Скорее всего, предки носителя фамилии были скотоводами или мелкими землевладельцами, а имя Джунельбай дали ребёнку как оберег или пожелание. Встречаются варианты написания: Джунельбаев, Жунельбаев, Джунельбай — первый считается основным.

Однокоренных фамилий с этой основой почти нет, что делает Джунельбаева уникальным в ономастическом плане. Другие фамилии на «-баев» (Кунанбаев, Абаев) встречаются чаще, но «Джунельбаев» стоит особняком из-за редкого первого корня.