Фамилия Караубаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с модели образования, типичной для казахской и башкирской антропонимии. Основа здесь — личное имя Караубай. Оно составное: «кара» (в тюркских языках — «чёрный», «тёмный», а также «сильный», «простой народ») и «убай» (вариант «бай» — «господин», «богач», «хозяин»). Имя Караубай в буквальном смысле могло означать «чёрный бай» или «тёмный богач», но в ономастике такие прозвища часто давали не по цвету кожи, а по принадлежности к «чёрной кости» — простому люду, в отличие от «белой кости» (аристократии). То есть Караубай — это имя-маркер: «бай из простых», «богач из народа».

Суффикс -ев (вместо ожидаемого -ов) указывает на адаптацию фамилии в русской письменной традиции. В тюркских фамилиях на русский манер окончание могло варьироваться: Караубаев, Караубаев — оба варианта встречаются, но первый закрепился чаще. Фамилия образована по патронимической схеме: «сын Караубая». В казахской среде до XIX века у людей не было наследственных фамилий, их заменяли отчества или родовые имена, и лишь после вхождения в состав Российской империи многие получили фамилии по имени отца или деда.

Географически фамилия Караубаев распространена в Казахстане, особенно в южных и западных областях, а также среди башкир и татар. Встречается и на юге России, в Оренбургской и Астраханской областях — следствие миграций кочевых групп. Интересно, что в некоторых архивных записях XIX века фамилию писали через «а» — Караубаев, но встречалось и написание Караубаев, что может быть связано с диалектным произношением: в казахском языке звук «а» в безударной позиции редуцируется, и на слух имя звучало как «Караубай».

Версия, что основа «караул» (стража) могла дать фамилию, маловероятна: слово «караул» в тюркские языки попало из монгольского, но фамилии на -баев от него не образуются — для этого есть модель Караулов. Так что Караубаев — это именно от имени Караубай, без связи с охраной или сторожей.