Фамилия Космамбетов — редкий пример тюркской модели именования, которая закрепилась в русской фамильной системе. Её основа — составное личное имя Космамбет, где первая часть «Кос» (вариант «Кош») в тюркских языках означает «парный», «двойной» или «соединённый», а вторая — «Амбет» (от арабского «уммат» — община, народ). Имя могло означать «соединённый с народом» или «двойная опора общины», но чаще всего такие имена давали с пожеланием, чтобы ребёнок жил в согласии с людьми и был им опорой.

Суффикс -ов указывает на то, что фамилия русифицирована по стандартной модели: от имени отца (Космамбет) образовали фамилию сына — «сын Космамбета». Встречаются также варианты Космамбетов, Кусмамбетов и реже — Кошмамбетов, что связано с диалектным произношением начального «о» как «у» в некоторых тюркских говорах.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически жили казахи, ногайцы и каракалпаки: Оренбургская, Астраханская области, а также северо-запад Казахстана. В метрических книгах XIX века носители фамилии встречаются среди казахов-кочевников, которые переходили к оседлости и получали фамилии по имени отца при записи в сословие «инородцев». Социально это были скотоводы и земледельцы, реже — мелкие торговцы.

Интересная деталь: в отличие от многих тюркских фамилий, оканчивающихся на -ов, Космамбетов почти не имеет вариантов с суффиксом -ев или -ин, что говорит о единообразном оформлении в русской административной среде. Фамилия не получила широкого распространения, и сегодня её носители — это в основном потомки тех самых кочевых родов, которые сохранили память о родоначальнике по имени Космамбет.