Фамилия Келдыбаев — классический пример тюркского именования, которое со временем закрепилось как наследственное. Её основа — имя Келдыбай, сложенное из двух корней древнетюркского происхождения. Первая часть, «келды», восходит к глаголу со значением «пришёл, родился». Вторая, «бай», означает «господин, богатый человек», что в тюркской ономастике было не столько указанием на реальное богатство, сколько пожеланием статуса и уважения. Таким образом, имя Келдыбай можно перевести как «родился хозяин» или «пришёл господин» — типичная для тюрков формула, где рождение ребёнка описывается как приход в мир значимого человека.

Модель образования фамилии проста: к личному имени Келдыбай добавили русский патронимический суффикс -ев, который в тюркских фамилиях вытеснил исконные варианты вроде -оглы (сын). Получившаяся фамилия Келдыбаев буквально означает «потомок Келдыбая». Такой переход от тюркского имени к русской фамильной форме — массовое явление XIX — начала XX века, когда народы Российской империи получали документы на русском языке.

Судя по сохранившимся записям, фамилия встречалась в казахских степях. В источниках упоминаются Абубакир Келдыбаев, родившийся в 1893 году в Яны-Курганском районе Восточно-Казахстанской области, и Досмугамбет Келдыбаев, родившийся в 1860 году во 2-м ауле Батбаккаринского района Кустанайской области. Оба случая показывают, что носители фамилии принадлежали к казахской среде, а само имя Келдыбай было распространено среди кочевого населения. Судя по этим датам, фамилия сложилась ещё в середине XIX века, когда фиксация по отцу стала обязательной.

Если сравнивать Келдыбаева с однокоренными фамилиями, то в тюркском мире встречаются варианты Келдыбай, Кельдибаев, Келдибаев — разница в написании связана с особенностями произношения в разных диалектах. В русской передаче звук «е» мог заменяться на «ё» или оставаться без изменений, но основа остаётся той же. Фамилия редкая, не входит в число массовых, что типично для имён, образованных от конкретного личного имени, а не от общего прозвища или профессии.