Фамилия Кустаубаев — тюркская по происхождению, и её разумнее всего рассматривать в контексте казахской или башкирской антропонимии, а не русской. В русских фамилиях суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»), но здесь он присоединён к основе, которая сама по себе является сложным именем или прозвищем.

Основа «Кустаубай» распадается на две части: «кус» (в тюркских языках — «птица») и «тау» («гора»). Буквально — «птица-гора» или «горная птица». Второй компонент «-бай» — очень распространённый в казахских и башкирских именах формант, означающий «богатый», «хозяин», «господин». В доисламской и раннемусульманской традиции такие имена давали с пожеланием достатка и силы. Таким образом, Кустаубай — это личное имя со значением «богатый, как горная птица» или «хозяин горных птиц». Вряд ли речь идёт о конкретном виде птиц — скорее, это поэтический образ, связанный с волей, высотой и недоступностью.

Фамилия образована по стандартной для тюркских народов модели: к мужскому имени Кустаубай добавили русский патронимический суффикс -ев, который в XIX–XX веках массово приписывали при переходе на оседлость и при документальном оформлении. В самой казахской среде фамилия звучала бы как Кустаубайұлы («сын Кустаубая»), но русская администрация упростила форму. Географически фамилия тяготеет к Западному Казахстану, отчасти к Оренбуржью и Башкортостану — регионам, где топонимы с «тау» встречаются часто, а культ птиц в фольклоре силён.

Спорных версий здесь немного. Можно предположить, что «кус» — искажённое «куш» (сила, мощь), но это даёт натянутое значение «сильная гора», что менее логично для личного имени. Вариант с арабским корнем (например, «куст» — нечто редкое) неправдоподобен, потому что арабские имена в степи приживались в другом фонетическом обличье. Самая надёжная гипотеза — именно птичья метафора, характерная для кочевой культуры, где тотемные и поэтические имена были в ходу.

Носителей фамилии Кустаубаев в исторических документах до XX века почти не встретить — это типичная «поздняя» фамилия, закреплённая в советских паспортах. Никакого дворянского или казачьего следа у неё нет. Предки, скорее всего, были скотоводами или охотниками, жившими в предгорьях, и имя получили за связь с природой, а не за ремесло.