Фамилия Казахбаева — женская форма фамилии Казахбаев, которая образована от тюркско-татарского мужского имени Казахбай (возможный вариант — Казакбай). Имя сложное, двухосновное. Первая часть — «казак» (или «казах») — в тюркских языках имела несколько значений: «военный всадник, кавалерист», «вольный поселенец на окраине государства» (ср. донские, уральские, запорожские казаки), а также «свободный, отделившийся человек», «храбрый воин». Вторая часть — «бай» — означает «хозяин, господин, состоятельный и влиятельный человек». Таким образом, имя Казахбай можно перевести как «господин среди вольных воинов» или «богатый казак».

Спорным остаётся вопрос о происхождении первой части. Часть исследователей склоняется к тому, что она восходит напрямую к этнониму «казах» (в древнетюркском — «свободные, вольные люди»). В этом случае имя Казахбай означало бы «хозяин-казах» или «уважаемый человек из казахов». Обе версии правдоподобны, так как имя могло возникнуть в среде, где тюркские и казахские корни переплетались. Суффикс -ев в фамилии — типичный русский патронимический формант, указывающий на принадлежность к роду («сын Казахбая»). Процесс закрепления таких фамилий у тюркских народов был длительным, поэтому точное место и время возникновения рода Казахбаевых можно установить только через генеалогические изыскания.