Фамилия Камбарбаев — тюркская по происхождению, и её основа указывает на личное имя, которое в прошлом давали ребёнку с пожеланием силы и удачи. Разбираем по частям: корень «Камбар» (или «Камбарбек») восходит к арабскому имени Анбар (в тюркской огласовке — Камбар, Гамбар), что значит «амбра», «благовоние», а в переносном смысле — «драгоценный», «редкостный». В некоторых тюркских языках слово «камбар» также связано с понятием «богатырь», «силач» (ср. киргизское «камбар» — могучий, огромный). Вторая часть, «бай», — титул «богатый», «господин», «хозяин», широко распространённый в составных именах у казахов, киргизов, узбеков и других народов региона. Таким образом, имя Камбарбай могло означать «драгоценный господин» или «богатырь-господин».

Фамилия образована по стандартной для тюркских языков модели: к имени прибавляется русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягких согласных). Это типичный случай русификации фамилий народов Средней Азии и Казахстана в XIX–XX веках, когда при записи в российских документах к основе добавляли окончание, привычное для русских фамилий. Исходная форма — Камбарбай, а Камбарбаев — «сын или потомок Камбарбая». Поскольку суффикс -бай в составе имени указывал на социальный статус или уважение, носитель такой фамилии мог происходить из зажиточной или уважаемой семьи, хотя со временем фамилия стала просто родовой меткой.

Географически фамилия Камбарбаев наиболее типична для Казахстана (особенно южных и западных областей), Киргизии, а также встречается среди каракалпаков и узбеков. В России она редка и локализована в регионах с тюркским населением — Астраханской, Оренбургской областях. В отличие от фамилий на -ов/-ев, образованных от профессий или прозвищ, Камбарбаев почти всегда восходит к личному имени, что делает её «чистой» патронимической фамилией без дополнительного бытового подтекста. Споров о происхождении корня нет — все тюркологи сходятся на арабском заимствовании «Камбар» через персидское посредство, варианты вроде «Гамбар» или «Кенбар» — лишь диалектные огласовки.