Фамилия Кошкембаева — яркий пример того, как географический указатель может стать фамилией. Она образована от казахского топонима Кошкембай (или Кошкемба), который встречается в нескольких районах Казахстана, особенно в Кызылординской и Туркестанской областях. Основа фамилии — мужское имя Кошкембай, распространённое в казахской антропонимике. Суффикс -ев указывает на русскую модель адаптации: так фамилии на -ев/-ов оформляли в документах при переходе на русский язык в XIX–XX веках.

Имя Кошкембай составное: первая часть «кош» может означать «кочевье», «стоянка» или «двойной» (в значении «второй»), а вторая — «кембай» — восходит к слову «кем» (кто) с аффиксом -бай, усиливающим значение. В буквальном смысле имя переводится примерно как «второй богатырь» или «кто же, как не бай», но в народной этимологии его часто связывают с пожеланием: «пусть будет как кош — устойчивым и защищённым». В любом случае, это личное имя, популярное среди казахов в XIX веке.

Женская форма Кошкембаева — не редкость для русскоязычной записи: в паспортах и метриках фамилию фиксировали по роду носителя. Мужской вариант — Кошкембаев. Сама фамилия недревняя: её массово закрепляли в советский период, когда проводили паспортизацию населения. Поэтому носители фамилии — потомки тех, кто жил в аулах вокруг урочищ Кошкембай, или тех, кого назвали этим именем при рождении.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду других казахских фамилий на -баев (Аманбаев, Ербаев), но с уникальной первой частью «кош». Встречается она почти исключительно в Казахстане и среди казахской диаспоры. Если искать однокоренные русские фамилии, их нет — это чисто тюркская основа. Споров о происхождении фамилии нет: она прозрачна, хотя точное значение имени Кошкембай может варьироваться в зависимости от местной традиции.