Фамилия Мендубаев образована по самой распространённой в тюркских языках модели — от личного имени с помощью отчества-патронима на -бай и русского патронимического суффикса -ев. Если разобрать её на части, получится: Менду-бай-ев. Ключевой элемент здесь — бай, который в тюркской ономастике означает «богач», «господин», «хозяин». В прошлом это был не столько социальный статус, сколько пожелание достатка и благополучия сыну. Имена с компонентом бай (Тулебай, Сапарбай, Куандыкбай) давали мальчикам в казахской, башкирской, татарской, киргизской среде, поэтому фамилия Мендубаев — почти наверняка тюркская, скорее всего казахская или башкирская.

Первая часть, Менду, вызывает два основных объяснения. Первое: это вариант тюркского имени Менди или Менды, которое восходит к арабскому Мансур («победоносный», «одержавший победу»). В казахском и башкирском языках звук «с» часто переходит в «д» или «т» (сравните «Менсур» → «Менду»), а конечное «-ы» в разговорной речи могло редуцироваться. Второе, более простое: Менду — это диалектная форма имени Миндубай, где мин означает «тысяча» (символ множества и богатства), то есть «владелец тысячи богатств». Обе версии ведут к одному смыслу: имя-пожелание, связанное с успехом и изобилием.

Географически фамилия Мендубаев редкая. В открытых источниках она встречается в основном у казахов (особенно в Западном Казахстане, в Актюбинской области) и у башкир (в Челябинской области и Башкортостане). Это говорит о том, что фамилия не была массовой и, скорее всего, пошла от одного конкретного рода или аула. В русских переписях XIX века такие фамилии фиксировали у кочевого и полукочевого населения, которое принимало православие или просто оформляло документы на русский лад — отсюда суффикс -ев вместо тюркского -улы или -қызы.

Сословно носители фамилии Мендубаев вряд ли относились к знати (султанам или биям), потому что те чаще носили фамилии на -ов от арабских или персидских имен. Бай в основе — признак зажиточного скотовода, но не аристократа. Скорее всего, предок Мендубаевых был баем в смысле «хозяин скота», «состоятельный кочевник», чьё имя со временем закрепилось за всем родом. Фамилия не получила широкого распространения, поэтому её носители сегодня — это, вероятно, потомки одной семейной ветви, сохранившей память о своём основателе.