Фамилия Коренбаев — яркий пример того, как русская словообразовательная модель наложилась на тюркское имя. Основа здесь — мужское имя Коренбай, которое в тюркских языках (скорее всего, казахском, башкирском или татарском) складывается из двух частей: «корен» (в разных диалектах — «корень», «основа», «племя» или «смотрящий») и «бай» («богатый», «хозяин», «господин»). Имя Коренбай могло означать «богатый корнями», то есть человек из крепкого, уважаемого рода, или же «зоркий хозяин» — если в основе лежит значение «корен» как «глаз, взгляд». Русский суффикс -ев присоединился к основе, превратив имя в фамилию по привычной модели «чей?» — «сын Коренбая».

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием тюркских народов: это Оренбургская, Челябинская области, Башкортостан, Татарстан, а также северные области Казахстана. В документах XIX века Коренбаевы могли быть как кочевниками-скотоводами, так и оседлыми крестьянами, принявшими фамилию при переписях. Интересная деталь: в отличие от многих русских фамилий на -ов/-ев, где ударение падает на последний слог, в Коренбаеве ударение почти всегда на третий слог — Коренбáев, что выдает тюркский ритмический рисунок основы.

Сравнение с однокоренными фамилиями вроде Коренев или Кореньков показывает разницу: Коренбаев — не от слова «корень» в ботаническом смысле, а от составного имени. Встречаются варианты написания Коренбайев (с сохранением полной формы имени) и редуцированное Коренбаев — это нормальный процесс адаптации тюркских имен в русской канцелярской традиции. Сословная принадлежность носителей фамилии не прослеживается однозначно: среди Коренбаевых были и зажиточные баи, и рядовые общинники, и, позже, советские специалисты. Споров о происхождении фамилии почти нет — она прозрачно читается как патроним от тюркского имени, и альтернативные версии (например, от прозвища Корен «сухой, жесткий») маловероятны, так как не объясняют вторую часть «-бай».