Фамилия Мамбетаев — яркий пример тюркского наследия в русском ономастиконе, и её разбор стоит начать с личного имени, лежащего в основе. Корень здесь — мужское имя Мамбет, которое является казахской и киргизской народной формой арабского имени Мухаммед (Мухаммад). В тюркской среде имя Магомета, пророка ислама, переосмысливалось и адаптировалось под местное произношение, давая варианты Мембет, Мамбет, Мамбетбай. Таким образом, Мамбетаев — это «сын Мамбета», то есть потомок человека, носившего это имя.

Словообразовательная модель фамилии типична для многих народов бывшей Российской империи: к основе на согласный прибавляется русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих). Этот суффикс, по сути, калькирует тюркскую конструкцию «-улы» (сын) или «-кызы» (дочь), но оформляет её по правилам русской грамматики. Примечательно, что фамилия не прошла через этап сложного дворянского суффикса -ский, а осталась на уровне простого отчества, что указывает на её происхождение в среде крестьян, казаков или кочевников, которые получали фамилии при переписях и паспортизации в XIX–XX веках.

Географически фамилия Мамбетаев привязана к обширному региону: она широко распространена в Казахстане, Кыргызстане, а также среди каракалпаков и ногайцев. В России её носители чаще всего встречаются в Оренбургской, Астраханской областях и в республиках Северного Кавказа (особенно в Карачаево-Черкесии и Кабардино-Балкарии), где исторически проживают ногайцы. В документах XIX века, например в метрических книгах Оренбургского казачьего войска, нередко фиксировались казаки с фамилией Мамбетов или Мамбетаев — это говорит о том, что предки носителя могли нести службу на границе.

Стоит обратить внимание на орфографическую вариативность: в старых записях фамилию могли писать через «о» — Мамбетов, или с удвоенной согласной — Мамбеттаев. Это связано с тем, что при записи «на слух» русские писаря по-разному передавали тюркскую долготу гласных и удвоение. Современное написание «Мамбетаев» закрепилось в советский период как стандартное, хотя в Казахстане параллельно существует форма Мамбетов (без суффикса -а-), что иногда указывает на разные родовые ветви.