Фамилия Керменбаева образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на согласный. Однако эта основа — не русская, а тюркская. Фамилия указывает на происхождение из народов, говорящих на тюркских языках (карачаево-балкарского, ногайского, кумыкского, казахского или киргизского), где компонент «кермен» имеет прозрачную этимологию.

Слово «кермен» в тюркских языках означает «крепость», «укрепление». В основе фамилии лежит прозвище или родовое имя Керменбай: где «бай» — «господин», «богач», «хозяин». Полное имя Керменбай, таким образом, можно перевести как «хозяин крепости» или «богатырь, подобный крепости». Это типичное составное имя с пожелательным значением: родители надеялись, что сын будет таким же надёжным, несокрушимым и сильным, как крепостная стена.

Фамилия Керменбаева — женская форма. Мужской вариант — Керменбаев. В русском словоупотреблении фамилия склоняется по правилам притяжательных прилагательных: Керменбаева, Керменбаевой, Керменбаеву. В тюркской среде ударение, скорее всего, падает на последний слог — Керменба́ева, хотя в русской речи возможна вариативность.

Интересно, что топоним «Кермен» встречается в названиях населённых пунктов на Северном Кавказе и в Поволжье (например, аул Керменчик в Кабардино-Балкарии). Это подтверждает, что фамилия имеет не случайный, а географически привязанный корень: предки носителей фамилии могли жить рядом с древним укреплением или носить прозвище по месту жительства. В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Керменбаева напрямую отсылает к военной и оседлой культуре тюркских народов, где крепость была символом защиты и власти.