Фамилия Эшембаева — характерный пример фамилии, образованной по тюркской модели. Её основа — мужское имя Эшембай, которое состоит из двух частей: «Эшем» и «бай». В тюркских языках «бай» означает «богатый», «господин», «хозяин», а «эшем» — это диалектный вариант имени или слова, восходящего к арабскому «Ишим» (также встречается как Ишан, Эшан) — духовный наставник, глава суфийской общины. Таким образом, имя Эшембай можно перевести как «богатый, как эшем» или «господин-наставник». Подобные составные имена с компонентом «бай» были широко распространены у башкир, татар, казахов и других тюркских народов.

Фамилия Эшембаева — женская форма, указывающая на принадлежность к роду Эшембаевых. Мужской вариант — Эшембаев. Суффикс -ев (вместо тюркского -ов) говорит о том, что фамилия прошла русификацию, типичную для народов Поволжья и Урала в XIX–XX веках. Встречается она преимущественно у башкир и татар, реже — у казахов. Географически фамилия привязана к южному Уралу и Зауралью, где особенно много башкирских деревень с корнем «Эшем» в названиях, например, Эшембетово.

В отличие от многих фамилий, где основа — прозвище или ремесло, Эшембаева напрямую связана с религиозным и социальным статусом предка. Человек по имени Эшембай, скорее всего, был уважаемым членом общины, возможно, потомком муллы или сам занимался духовной деятельностью. Фамилия не имеет отношения к географическим названиям за пределами тюркского мира, и её этимология прозрачна: это патроним, то есть «дочь (или потомок) Эшембая».

Встречаются варианты написания: Эшембаев, Ишембаев, Эшэмбаева. Разница в первой букве (Э/И) — следствие особенностей произношения в разных тюркских диалектах. В русских документах XIX века фамилию могли записывать на слух, поэтому в архивах можно найти обе формы. Сегодня фамилия Эшембаева нечастотна, но её носители живут в Башкортостане, Татарстане и Оренбургской области.