Фамилия Карыбаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с корня «кары», который в разных тюркских языках имеет несколько значений. Самое вероятное — «старый», «почтенный» (от тюркского «кары» — старец, аксакал). В этом случае основа фамилии — прозвище или личное имя Карыбай, что буквально означает «богатый старец» или «почтенный богач» (где «бай» — богатый, господин, хозяин). Встречается и другое толкование: «кары» может восходить к «кара» — чёрный, тёмный, но в сочетании с «бай» это дало бы значение «чёрный богач», что менее логично для личного имени, хотя и не исключено.

Фамилия образована по типичной для тюркских народов модели: личное имя (Карыбай) + русский патронимический суффикс «-ев», который добавлялся при русификации фамилий в XIX–XX веках. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Карыбая». Таким образом, предок носителя фамилии, скорее всего, был человеком, которого звали Карыбай, — либо по возрасту и статусу, либо по прозвищу, данному за уважение или внешность.

Географически фамилия Карыбаев распространена преимущественно в Казахстане, Киргизии, а также среди тюркских народов России (башкир, татар, ногайцев). Встречается и в Узбекистане. В русских документах фамилия могла фиксироваться с вариациями: Карыбаев, Карыбай, Карыбайулы (в казахской патронимической форме). Сословно предки в большинстве случаев относились к крестьянам или скотоводам, но не исключено, что имя Карыбай мог получить и зажиточный человек.

Спорных версий немного. Иногда «кары» связывают с монгольским «хар» — чёрный, но для казахской и киргизской среды это маловероятно: в этих языках «кара» — обычное слово, а «кары» — самостоятельная лексема. В словаре тюркских личных имён фамилия нередко трактуется именно как «сын почтенного старца», что выглядит наиболее убедительным.