Фамилия Мендыбаева — это женская форма фамилии Мендыбаев, а сама она восходит к древнему тюркскому составному имени Мендыбай. Это имя складывается из двух смысловых блоков: «Менди» — гора, и «Бай» — богатый человек, хозяин, господин. Соединяясь, они дают образ, который можно прочитать как «хозяин горы» или «владелец горных земель». Впрочем, исследователи допускают и более широкое толкование: в кочевой культуре «бай» часто добавляли к имени как знак уважения и пожелания достатка, поэтому Мендыбаем могли назвать ребенка, родившегося в местности у гор, с надеждой на его будущую состоятельность.

Словообразовательная модель здесь прозрачна и типична для казахской и других тюркских ономастических традиций. К основе Мендыбай присоединили русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность роду. Так, Мендыбаев буквально означает «сын Мендыбая», а форма Мендыбаева, в свою очередь, — «дочь (или жена) Мендыбаева». Подобная модель массово закрепилась в XIX–XX веках, когда у кочевых народов Центральной Азии начали фиксировать фамилии по отцовскому имени для нужд переписи и административного учёта.

Интересно, что в отличие от многих русских фамилий, которые произошли от мирских прозвищ или церковных календарных имён, Мендыбаева напрямую связана с доисламским пластом тюркской антропонимии. Имя Мендыбай не имеет арабских корней и не встречается в мусульманских святцах, что указывает на его автохтонное происхождение. Подобные имена с компонентом «бай» (Баймурат, Байтуган, Сарыбай) были широко распространены у казахов, киргизов и башкир, и они несли в себе не столько религиозный, сколько социальный смысл, подчёркивая статус и достаток рода.

Процесс формирования фамилии был длительным, как и у большинства тюркских народов, поэтому окончательно говорить о точном месте и времени возникновения рода Мендыбаевых можно лишь на основании генеалогических исследований. Однако географически фамилия чаще всего встречается в Казахстане, особенно в южных и восточных областях, где гористый рельеф — отроги Алатау и Тянь-Шаня — делает смысловую нагрузку имени особенно уместной. Предки современных Мендыбаевых, вероятно, были скотоводами или земледельцами, чьи кочевья или зимовки располагались в предгорьях, и имя, данное родоначальнику, закрепилось за всем потомством как родовой знак.