Фамилия Мамбетбаева — составная, и чтобы понять её значение, нужно разобрать её по частям. В основе лежит имя Мамбетбай, которое, в свою очередь, состоит из двух элементов. Первая часть, Мамбет, — это тюркская народная форма имени Мухаммет (Мухаммад). Имя пророка, означающее по-арабски «восхваляемый» или «прославляемый», в тюркской среде часто адаптировалось в такие варианты, как Мамбет, Мамет, Мамед. Вторая часть, «бай», — древнетюркское слово, означавшее «хозяин», «богатый человек», «господин». В прошлом этот компонент был не просто частью имени, а социальным маркером, указывавшим на состоятельность или уважаемое положение главы рода.

Полное имя Мамбетбай, таким образом, можно перевести как «богатый (или властительный) Мамбет» — то есть человек, носящий имя пророка и обладающий достатком или высоким статусом. Фамилия Мамбетбаева образована по типичной для тюркских народов модели: к основе имени Мамбетбай добавился русский патронимический суффикс -ев, который в данном случае заменяет собой окончание -ай (Мамбетбай → Мамбетбаев). Финальное -а — это окончание женского рода, указывающее на то, что носительница фамилии — женщина.

Фамилия широко распространена в среде казахов, башкир, татар и других тюркоязычных народов. Встречается она и в родственных вариантах написания: Мамбетбаев (мужская форма), Мамбетбай, Мамбетов. Географически чаще всего её можно встретить в Казахстане, Башкортостане, Оренбургской и Астраханской областях России.