Фамилия Кенжебаев напрямую связана с древним тюркским именем Кенжебай, которое складывается из двух смысловых частей. Первая основа — «кенже» — означает «богатство», «ценность» или «сокровище». Вторая — «бай» — в тюркской традиции указывала на статус: «князь», «господин», «хозяин». Однако у имени есть и другое, более бытовое значение, которое, вероятно, и стало главным: «кенже» часто называли самого младшего, позднего ребёнка в семье. Соответственно, Кенжебай — это «младший господин» или «младший богач», ласковое и одновременно уважительное прозвище для любимого младшего сына.

Образована фамилия по простой и распространённой модели: к имени Кенжебай добавили русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность («чей?»). Таким образом, Кенжебаев буквально означает «сын (или потомок) Кенжебая». Суффикс -ев, а не -ов, появляется здесь из-за мягкого звука [й] в конце основы: в русской орфографии после гласных и мягких согласных пишется -ев, а не -ов.

Стоит обратить внимание, что имя Кенжебай исторически бытовало не только у татар, но и у других тюркских народов — казахов, башкир, ногайцев. В казахской среде, например, имя Кенжебай (Кенжебай) встречается очень часто, поэтому фамилию Кенжебаев можно считать типично казахской по происхождению, хотя её морфологическое оформление — русское. Это результат ассимиляции тюркских имён в русскую фамильную систему в XIX–XX веках, когда к личным именам добавляли суффиксы принадлежности.

В отличие от многих фамилий, образованных от прозвищ или названий ремёсел, Кенжебаев не даёт прямых указаний на профессию или сословие предка. Зато он надёжно сообщает о семейном укладе: носитель имени был младшим, а значит, скорее всего, поздним, долгожданным или особенно ценным ребёнком. В патриархальной тюркской семье младший сын часто оставался жить с родителями и наследовал дом, что делало его «хозяином» (баем) в прямом смысле слова. Имя могло быть и оберегом, пожеланием, чтобы ребёнок вырос богатым и уважаемым.