Фамилия Колженбаева — редкая и яркая, её происхождение напрямую связано с казахским языком и тюркским миром. В основе лежит мужское имя Колженбай, которое состоит из двух частей: «кол» (в данном контексте — «рука», но в составе имён часто выступает как компонент со значением «раб Божий», «слуга») и «жан» («душа»). Третья часть — «бай» — классический тюркский титул, означающий «господин», «богач», «хозяин». Таким образом, составное имя Колженбай можно перевести как «господин, чья душа — слуга» или более поэтично: «душа-слуга богача». В доисламской и раннеисламской традиции подобные имена с компонентом «кол» (ср. Кулмухаммед, Кулжан) подчёркивали смирение и преданность.

Модель образования фамилии — типичная для русского языка адаптация тюркского патронима: к основе мужского имени Колженбай добавили суффикс -ев, а затем женское окончание -а. Фамилия Колженбаева — это форма женского рода, указывающая на то, что её носительница — женщина. Мужской вариант звучал бы как Колженбаев. Такая модель (тюркское имя + русский суффикс) широко распространена среди народов Поволжья, Приуралья и Казахстана, оказавшихся в зоне влияния Российской империи. В отличие от чисто казахских фамилий на -улы/-кызы, здесь мы видим процесс русификации документального имени.

Географически фамилия тяготеет к Западному Казахстану и прилегающим областям России — Астраханской, Оренбургской. Это зона расселения казахов и ногайцев, где фамилии на -баев (-баева) встречаются особенно часто. Однако двойной корень «Колжен» делает эту фамилию менее массовой, чем, скажем, просто Баймурзаев или Жанбаев. Скорее всего, родоначальник нёс имя Колженбай, которое закрепилось за его потомками как родовое прозвище.

С точки зрения социального контекста, подобные фамилии обычно не указывают на аристократическое происхождение. Компонент «бай» в имени — это не столько указание на реальное богатство, сколько пожелание достатка и уважения. Предки носителей фамилии, вероятно, были скотоводами или земледельцами, но имя могло принадлежать и человеку, известному своей набожностью или щедростью. В любом случае, фамилия Колженбаева — это живое свидетельство смешения кочевой тюркской культуры с русской административной системой, где имя превратилось в наследственный фамильный знак.