Фамилия Косымбаев — яркий пример тюркской модели образования фамилий, которая пришла в русский обиход вместе с документами Российской империи. В её основе лежит сложное мужское имя Косымбай, которое состоит из двух частей: «Косым» и «бай». Первая часть восходит к арабскому имени Касым (или Гасым), что означает «распределяющий», «разделяющий» — так звали одного из сыновей пророка Мухаммеда. Вторая часть — «бай», тюркский титул, обозначающий богатого, уважаемого человека, хозяина, господина. Имя Косымбай, таким образом, можно перевести как «богатый Касым» или «господин-распределитель».

Географически фамилия Косымбаев наиболее плотно закреплена в Казахстане, особенно в южных и западных областях. В России она встречается преимущественно среди казахов и татар, а также у представителей других тюркоязычных народов Поволжья и Урала. Русский суффикс -ев (а не -ов) в фамилии — не случайность: он присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «й» (в данном случае исходная форма — Косымбай, где «й» даёт мягкость). Это стандартная адаптация тюркских фамилий в русской канцелярской традиции XIX века.

Интересно, что фамилия Косымбаев избежала «обрусевшего» варианта с суффиксом -ин, который иногда давали именам на -а/-я. Это говорит о том, что запись фамилии происходила в среде, где сохранялось уважение к тюркской языковой норме, либо чиновник просто механически применил правило: отчество или фамилия на -ай даёт -аев/-аев. Встречаются также варианты написания через «а» — Касымбаев, что ближе к арабскому оригиналу первой части, но форма «Косымбаев» — фонетически более тюркская, с редукцией гласного в первом слоге, характерной для казахского произношения.

Сословно предки носителя фамилии, скорее всего, были не из высшей аристократии. «Бай» в имени указывает на зажиточность, но не на ханский или султанский род. Это могли быть состоятельные скотоводы, торговцы или сельские старшины, которые получили фамилию по имени отца или деда при переписях и паспортизации в XIX — начале XX века. Сравните с однокоренными фамилиями Косымов, Косымулы — они показывают, как варьировалась модель оформления одного и того же имени в разных регионах и у разных поколений.