Фамилия Калкенбаева — женская форма фамилии Калкенбаев. Она образована по типичной для тюркских народов модели: к основе прибавляется аффикс -ев/-баев, указывающий на принадлежность к роду или происхождение от человека. В данном случае основа — мужское имя Калкенбай. Это составное имя, где первая часть «Калкен» восходит к казахскому слову «калке» или «калкен», что означает «щит», «защита» или «опора». Вторая часть — «бай» — традиционный тюркский титул, обозначающий богатого, уважаемого человека, хозяина. Таким образом, имя Калкенбай можно перевести как «богатый защитник» или «опора, ставшая господином». Фамилия буквально означает «потомок Калкенбая».

Фамилия распространена преимущественно в Казахстане, особенно в южных и западных регионах, где исторически были сильны родоплеменные связи. Встречается она и среди казахов, проживающих в приграничных районах России (Астраханская, Оренбургская области). Словообразовательный суффикс -баев характерен для казахских фамилий, образованных от имён с компонентом «бай». В русской канцелярской традиции XIX–XX веков такие фамилии записывали с окончанием -ев, а не -ов, так как основа оканчивается на мягкий согласный.

Говорить о точном сословии первых носителей сложно, но, скорее всего, предки Калкенбаевых были скотоводами или воинами. Имя «Калкен» нередко давали мальчикам в семьях, где ждали защитника рода. Если же рассматривать версию, что «Калкен» — это искажённое арабское «Халик» (творец), то имя могло иметь религиозный оттенок, но это менее вероятно для казахской ономастики, где преобладают бытовые и воинские прозвища.

В отличие от многих русских фамилий, Калкенбаева не имеет вариантов с суффиксами -ин или -ский, что сразу указывает на её тюркское происхождение. Единственная особенность — в старых документах фамилию могли записывать как Калкенбаев (мужская форма) или Калкенбаева (женская), а также встречается написание через «о» — Колкенбаева, что связано с диалектным произношением. Сегодня носители фамилии живут не только в Средней Азии, но и в странах дальнего зарубежья, куда уехали в ходе миграций XX века.