Фамилия Исимбаев — довольно редкая, и её происхождение почти наверняка связано с тюркскими языками, скорее всего, с казахским или башкирским. В основе фамилии лежит мужское имя Исимбай, которое состоит из двух частей. Первая часть, «Исим», — это диалектный вариант имени Ишим или Есим. Вторая часть, «бай», в тюркской ономастике означает «богач», «хозяин», «господин» и была очень популярна в составе сложных имен, указывая на пожелание богатства и знатного положения.

Само имя Исим (Есим) имеет несколько трактовок. Самая распространенная версия — это форма имени Иса (Иисус) в тюркской среде, адаптированная под местное произношение. Также существует версия, что Исим восходит к древнетюркскому слову «иш» (друг, товарищ) или «есим» (память, разум). В любом случае, Исимбай — это составное имя-пожелание, которое можно перевести как «богатый как Исим» или «богатый друг».

Модель образования фамилии типична для русской адаптации тюркских фамилий: к основе Исимбай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, Исимбаев буквально означает «сын Исимбая». Первоначально это было отчество, которое со временем закрепилось как фамилия.

Географически фамилия Исимбаев наиболее характерна для регионов с компактным проживанием тюркских народов: Башкортостан, Татарстан, Оренбургская область, Казахстан. Носители фамилии, скорее всего, происходят из среды башкир или казахов, принявших русскую модель фамилии в XIX–XX веках. Сословная принадлежность предков могла быть разной: от простых скотоводов и земледельцев до старшин и мелкой знати, так как имя «бай» нередко давали детям в семьях, стремившихся подчеркнуть свой статус.

Стоит отметить, что фамилия Исимбаев не имеет никакого отношения к русскому слову «сим» или «симба». Это чисто тюркское образование, которое при переносе в русский язык получило стандартное окончание. Встречаются варианты написания с буквой «и» и «ы» (Исымбаев), но основной считается форма с «и», зафиксированная в документах.