Фамилия Кантарбаев — типичный пример тюркской модели образования фамилий от личного имени. В её основе лежит мужское имя Кантарбай, которое складывается из двух самостоятельных смысловых частей. Первая, «кантар», восходит к персидскому слову со значением «сахарный, сладкий». Вторая — «бай», распространённый в тюркских языках титул, означающий «богатый хозяин, господин, могущественный человек». В прошлом такие имена давали с пожеланием: чтобы ребёнок вырос уважаемым, обеспеченным и жил в достатке.

Суффикс -ев указывает на происхождение: «сын Кантарбая» или «потомок Кантарбая». Такая модель образования фамилий характерна для народов, испытавших влияние русской административной системы в XIX–XX веках, когда фиксировались отчества и превращались в наследственные фамилии. Кантарбаевы — не русская фамилия по корням, а тюркская, адаптированная к русской грамматике.

С географической привязкой помогает Книга памяти Восточно-Казахстанской области: в ней записан колхозник Кантарбаев Дюсюпжан, родившийся в 1869 году в селе Украинка Кировского района. Это одна из ранних документальных фиксаций фамилии, и она указывает на регион современного Казахстана, где имя Кантарбай было в ходу. Вероятно, основная масса носителей фамилии до сих пор сосредоточена в Казахстане и соседних среднеазиатских республиках.

Встречаются варианты написания — Кантарбаев и Кантарбай — но фамилией закрепилась именно первая форма, с русским патронимическим суффиксом. В Казахстане и других тюркоязычных регионах имя Кантарбай могло даваться как уменьшительно-ласкательное или как пожелание «сладкой» жизни, что делает фамилию не просто родовым знаком, а отражением родительских надежд.