Фамилия Менлямбетов — яркий пример тюркской антропонимической модели, где личное имя стало родовым прозвищем. В её основе лежит сложносоставное имя Менлямбет (варианты — Менлиамбет, Менлебий). Первая часть «менли» (также «менгли», «менгу») восходит к древнетюркскому «мәңгі» — «вечный», «бессмертный». Вторая часть — «амбет» — является местным произношением арабского имени Ахмет (Ахмад), что значит «достохвальный», «прославленный». Таким образом, имя Менлямбет можно перевести как «вечно прославляемый» или «бессмертный хвалимый» — пожелание долгой и почётной жизни, типичное для тюрко-мусульманской ономастики.

Суффикс -ов указывает на русскую патронимическую модель, закреплённую в документах при унификации фамилий. В казахской, ногайской или башкирской среде, откуда, скорее всего, происходит род, фамилия звучала бы как Менлямбетов, а в исконной форме — Менлямбетұлы («сын Менлямбета»). Географически фамилия наиболее характерна для западного Казахстана (Актюбинская, Западно-Казахстанская области) и прилегающих регионов России (Оренбуржье, Астраханская область), где исторически кочевали племена, входившие в Младший жуз.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичный элемент «менли» — форму, почти вытесненную более поздним «мәңгі» в современных тюркских языках. Это указывает на древность прозвища: оно могло закрепиться ещё в XVI–XVII веках, когда имена с корнем «менгу» (в значении «вечный», «небесный») были популярны у ногайцев и казахов. Предки носителя фамилии, вероятно, были скотоводами-кочевниками, а само имя дали ребёнку с надеждой на долгую жизнь и уважение в роду.

С точки зрения словообразования, фамилия необычна тем, что в ней соединились тюркское прилагательное и арабское имя — смешанная модель, характерная для исламизированных степных народов. Никакой связи с русскими корнями или дворянскими сословиями у неё нет: Менлямбетовы — потомки простых кочевников, чьи имена в XIX веке записали в метрики и переписи как фамилии. Встречается также форма Менлямбетова, но она — лишь женский вариант той же основы.