Фамилия Келгенбаев — яркий пример фамилии, образованной по очень продуктивной модели, но от редкого, почти не встречающегося в современном русском языке корня. На слух она кажется составной, и это верное ощущение. В её основе лежит тюркское двусоставное личное имя Келгенбай (или Келгенбай). Первая часть, «келген», восходит к глаголу со значением «пришедший», «прибывший» или «тот, кто пришёл». Вторая часть — «бай», распространённый в прошлом титул или элемент имени, означающий «богатый», «господин», «хозяин», а в народной среде — просто уважаемый, состоятельный человек.

Таким образом, имя Келгенбай можно истолковать как «пришедший господин» или «богач, который прибыл». В традиционной культуре кочевых народов такие имена нередко давали долгожданному или позднему ребёнку, которого ждали (словно «пришедшего» наконец), либо пришлому, осевшему в роду человеку. Впрочем, возможен и более прямой, бытовой смысл: прозвище Келгенбай мог получить человек, пришедший в село издалека и сумевший завести хозяйство.

Фамильный суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа имени оканчивалась на мягкий или шипящий согласный: Келгенбай -> Келгенбаев. Такое окончание характерно для фамилий, возникших в среде казахов, киргизов, башкир, татар и других тюркских народов. Модель образования проста и прозрачна: к имени отца (Келгенбай) прибавляли русский патронимический суффикс -ев, и дальше это закреплялось как наследственная фамилия.

Географически фамилия Келгенбаев наиболее вероятна в Казахстане, особенно в южных и западных областях, а также среди каракалпаков. В России она встречается редко, в основном в Оренбуржье, Астраханской области и у татарских диаспор. За пределами бывшего СССР практически не фиксируется.

Сословно предки первых Келгенбаевых, скорее всего, были скотоводами или крестьянами-общинниками, поскольку титул «бай» в фамилии не обязательно указывает на реальное богатство — он мог быть почётным прозвищем или частью личного имени, данного по традиции. В советское время фамилия не подвергалась искусственному изменению, так как её тюркская основа не воспринималась как «контрреволюционная».

При разборе фамилии нередко путают корень «келген» с похожим по звучанию «келтен» (короткий, куцый) или «келте» (сабля, кинжал). Однако в данном случае именно глагольная форма «келген» — единственно убедительная версия, подтверждаемая структурой тюркских имён, где причастие прошедшего времени часто становилось частью личного имени.