Фамилия Кобетаев — редкий пример, где основа проглядывает не сразу, но при ближайшем рассмотрении оказывается прозрачной. Она образована по стандартной для русских фамилий модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или гласный. В данном случае основа — Кобетай. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Кобетаев, то есть сын или потомок человека по имени или прозвищу Кобетай.

Само имя Кобетай — тюркского происхождения и состоит из двух частей. Первая, «кобе», в тюркских языках (особенно в казахском, киргизском, башкирском) означает «собака», «пес» или «щенок». Вторая часть — «тай» — распространенный именной аффикс, который в древности мог означать «жеребенок», а в личных именах выполнял роль ласкательно-уменьшительного суффикса. Таким образом, Кобетай буквально переводится как «собачка», «щенок» или «маленький пес».

В ономастике тюркских народов имена с компонентом «кобе» не были редкостью. Собака в кочевой культуре — не ругательство, а символ верности, охраны и выносливости. Давая ребенку имя Кобетай, родители могли желать ему таких качеств или, по распространенному у тюрков обычаю, пытались «обмануть» злых духов, назвав ребенка чем-то простым и незначительным, чтобы не привлекать к нему лишнего внимания. Аналогичные имена — Кубай, Кобек, Кобей — встречаются в родословных казахов, башкир и татар.

Фамилия Кобетаев, скорее всего, сформировалась в среде тюркоязычного населения, которое входило в состав Российской империи. При переписях и учете мужского населения в XIX веке отчество или родовое прозвище Кобетай фиксировалось по русской бюрократической схеме: к основе добавлялся суффикс -ев, и получалась фамилия. Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием казахов и башкир — Оренбургская, Челябинская области, Казахстан. Носители фамилии — потомки людей, чей предок носил охранительное или ласкательное имя-прозвище Кобетай.

Сравнение с однокоренными фамилиями, такими как Кобеев, Кобенков или Кобяков, показывает, что все они восходят к одной и той же тюркской основе «кобе», но различаются суффиксами и адаптацией к русской грамматике. Фамилия Кобетаев выделяется именно наличием аффикса «-тай», что делает ее более архаичной и прямо указывает на исходное полное имя, а не на прозвище, усеченное до одного корня.