Фамилия Мергембаева — одна из тех, что сразу выдают тюркское происхождение. Её основа — мужское имя Мергембай, которое образовано сложением двух частей. Первая, «мергем», почти наверняка восходит к арабскому «мархум» — «милостивый», «помилованный» (один из эпитетов Аллаха). В тюркских языках, особенно в казахском и башкирском, это слово нередко встречается в личных именах, придавая им религиозный оттенок. Вторая часть, «бай», означает «хозяин», «богач», «господин» — распространённый компонент в составе многих тюркских имён, указывающий на статус или пожелание благополучия.

Таким образом, Мергембай — это «милостивый господин» или «богач, отмеченный милостью». Имя давали в надежде на божественное покровительство и достаток. Фамилия Мергембаева — это женская форма от отчества или фамилии Мергембаев, образованной по русской модели с суффиксом -ев (к основе на согласный). В казахской среде такие фамилии закреплялись в советское время, когда проводилась массовая паспортизация и тюркские имена русифицировали.

Географически фамилия Мергембаева наиболее вероятна в Казахстане, особенно в южных и западных областях, где сильны традиции арабской лексики в именах. Встречается она и у башкир, и у татар, но реже. Спорных версий здесь практически нет: корень прозрачен, а суффикс типичен. Единственное, что стоит отметить — в казахском произношении имя может звучать как «Мәркембай» или «Меркембай», но в русской записи закрепилось через «г», что не меняет смысла.

Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, относились к свободным скотоводам или земледельцам, а не к знати — имя «бай» здесь не столько титул, сколько пожелание, и фамилия не указывает на аристократическое происхождение. Встречаются ли среди носителей известные личности — данных нет, но сама фамилия сохраняет память о религиозном и бытовом контексте, в котором имя давали с надеждой на милость и достаток.