Фамилия Голдыбаев — редкая, и её разговорный, почти «домашний» суффикс -баев сразу выдаёт тюркское происхождение. Такая модель образования типична для фамилий, сложившихся в среде башкир, татар или казахов: к личному имени или прозвищу добавляли компонент «бай» (хозяин, богач, господин), а затем русский патронимический суффикс -ев. То есть Голдыбаев буквально означает «сын Голдыбая», где Голдыбай — составное мужское имя.

Разбираем основу. Первая часть — «голды» — может восходить к тюркскому слову со значением «рука» (кол, гол). В именах этот корень часто встречается в переносном смысле: «крепкая рука», «опора», «защитник». В казахском языке есть имя Колдыбай, где «колды» — «имеющий руку», то есть «сильный, работящий». Вариант с начальным «г» (Голдыбай) — фонетическая особенность некоторых говоров, где звонкий «г» заменяет глухой «к». Вторая часть, «бай», — традиционный компонент тюркских имён, указывающий на достаток, уважение в обществе или просто пожелание богатой жизни.

Есть и другая, менее вероятная версия: что «голды» — это искажённое «голый» (нищий, бедный). Тогда имя Голдыбай звучало бы как охранительное прозвище — противоположность богатству, чтобы отвести сглаз и зависть. Такая практика (давать имя со значением «бедняк» в богатых семьях) известна у многих народов, но для фамилии Голдыбаев этот вариант спорный: тюркские имена редко строятся от русского корня, к тому же основа «голд» нехарактерна для татарской или башкирской лексики.

Географически фамилия привязана к Урало-Поволжскому региону и Западной Сибири. Встречается у башкир, реже — у татар и казахов. Поскольку суффикс -баев в русской записи фиксировался в основном в XIX веке, когда крестьяне и казаки получали фамилии при переписях, можно предположить, что предки Голдыбаевых были либо башкирскими вотчинниками, либо тептярами (сословие, близкое к государственным крестьянам). Сословная принадлежность у этой фамилии, скорее всего, недворянская: Голдыбаевы не значились в родословных книгах, а расселялись в сёлах и деревнях, занимаясь скотоводством и земледелием.

Сравните с однокоренными фамилиями: Колдыбаев (с сохранением начального «к»), Голдырев (от другого прозвища, но с той же основой «голд»). Разница в суффиксах показывает, как по-разному адаптировались тюркские имена в русской среде: -баев — по казахскому и башкирскому образцу, -ев — по татарскому. Фамилия Голдыбаев сохранила более архаичную форму, что делает её ценной для ономастики — она не «обрусела» до простого Голдырев, а осталась прямой калькой с тюркского имени.