Фамилия Кайырбаев — яркий пример фамилии, образованной от тюркского имени-прозвища, и её разбор стоит начать с корня. Основа «Кайыр» восходит к тюркскому слову «кайыр» (или «кайырлы»), которое в казахском, киргизском и других языках означает «добрый», «милосердный», «благодетельный». Второй компонент — «бай» — один из самых распространённых формантов в тюркской ономастике, означающий «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Кайырбай в буквальном смысле переводится как «богатый добротой» или «щедрый господин» — типичное для кочевой культуры имя-пожелание, которое давали ребёнку, чтобы подчеркнуть его будущие душевные качества и социальный статус.

Фамилия образована по классической для тюркских народов модели: личное имя Кайырбай + русский патронимический суффикс -ев, который в XIX–XX веках массово добавлялся при русификации фамилий в Казахстане и Средней Азии. Окончание -ев вместо более ожидаемого -ов объясняется фонетикой: основа оканчивается на мягкий согласный «й», поэтому по правилам русской грамматики прибавляется именно -ев (как, например, в фамилиях Алмаев, Атаев). Это указывает на то, что фамилия оформлялась уже в период активного взаимодействия с русской административной системой, скорее всего, в конце XIX — начале XX века.

Географически фамилия Кайырбаев почти наверняка привязана к Казахстану. Сочетание «кайыр» и «бай» характерно именно для казахского именника, хотя отдельные компоненты встречаются и у других тюркских народов. В казахской среде имя Кайырбай было распространённым, особенно в южных и западных регионах, где сильны традиции родовых имён. Носитель фамилии мог происходить из рода, где ценили гостеприимство и щедрость — качества, заложенные в значении имени.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Кайырбаев стоит в одном ряду с Кайыровым (от простого «кайыр» без «бая») и Кайырбековым (где «бек» означает «князь, правитель»). Разница в суффиксе показывает разный социальный оттенок: «бай» подчёркивает скорее богатство и достаток, а «бек» — аристократическое происхождение. Кайырбаев, таким образом, фамилия «народная», не претендующая на знать, но несущая в себе уважительный смысл — пожелание доброй и обеспеченной жизни.

Встречаются варианты написания с буквой «ы» после «р» — Кайырбаев, что является точной передачей казахской фонетики (в русском языке часто упрощали до Кайирбаев или Каирбаев). Современные носители фамилии живут в основном в Казахстане и среди казахской диаспоры, и для них фамилия остаётся прямым напоминанием об имени предка, который, судя по смыслу, был человеком, желавшим добра окружающим.