Фамилия Гумарбаев — яркий пример антропонимики тюркского мира, где личное имя отца или предка становится основой для фамилии потомков. Её корни уходят в казахскую, башкирскую или татарскую среду, где модель образования фамилий через притяжательный суффикс «-ев» (аналог русского «чей?») была особенно распространена в XIX–XX веках, при адаптации родовых имён к русскому документообороту.

Основа фамилии — составное мужское имя Гумарбай. Оно, в свою очередь, состоит из двух частей. Первая — «Гумар» (араб. عمر, «жизнь», «долголетие»), один из эпитетов Аллаха, часто входящий в мусульманские имена (Омар, Гумер). Вторая — «бай» (древнетюрк. «богатый», «господин», «хозяин»). Таким образом, Гумарбай буквально означает «богатый жизнью» или «долгоживущий господин», что характерно для имён-пожеланий, призванных обеспечить мальчику здоровье и достаток.

В отличие от фамилий на «-ов», которые указывают на прямую принадлежность («сын Гумарбая»), суффикс «-ев» здесь является чисто орфографическим. В тюркских языках после основ на мягкие согласные и «й» исторически закрепился вариант «-ев», а не «-ов» (сравните: Ахметов, но Гумарбаев). Фамилия фиксирует родовое имя, которое в дореволюционный период часто не было наследственным, а передавалось как отчество, и лишь в советское время закрепилось за целым родом.

Географически фамилия Гумарбаев наиболее плотно представлена в Казахстане (особенно в Западно-Казахстанской, Актюбинской и Кызылординской областях), а также среди башкир и татар в Челябинской и Оренбургской областях России. Это указывает на регионы, где кочевой или полукочевой уклад сохранял родовые имена дольше, чем в оседлых земледельческих районах.

В редких случаях возможна иная этимология: от арабского имени Гумар (без компонента «бай»), к которому добавили русский патронимический суффикс «-ев» напрямую. Но вариант с двухосновным именем Гумарбай подтверждается массовостью фамилии и законами тюркского словообразования, где «бай» — один из самых частых компонентов мужских имён.