Фамилия Молдабай — яркий пример того, как русская письменная традиция зафиксировала тюркское имя. Её основа — составное мужское имя Молдабай, распространённое у казахов, киргизов, каракалпаков и других тюркских народов. Первая часть «молда» восходит к арабскому слову «мулла» (учёный, грамотный человек, служитель культа), а вторая — «бай» (господин, богач, хозяин). В сумме имя означает «богатый как мулла» или «учёный господин», но на деле чаще давалось как пожелание ребёнку вырасти уважаемым и состоятельным человеком.

Форма фамилии на русский лад не получила типичных суффиксов -ов или -ев, что указывает на её относительно позднюю фиксацию в документах — скорее всего, в советское время, когда паспортизация просто записала имя отца в качестве фамилии без изменений. Поэтому Молдабай — это не русифицированная, а транслитерированная фамилия, сохранившая исходное звучание.

Географически фамилия тяготеет к южным регионам Казахстана (особенно Алматинская, Жамбылская области) и северу Киргизии. Встречается она и в Оренбуржье, куда в XIX—XX веках переселялись казахи. Если предки носителя фамилии были из аула, то, скорее всего, дед или прадед носил имя Молдабай, а потомки просто унаследовали его как родовое прозвище.

С точки зрения словообразования интересно, что в самой фамилии нет суффикса принадлежности, который в русском языке обычно показывает «чей сын». Это ставит её в один ряд с такими фамилиями, как Ахмет, Абдулла или Досмухамед, где исходное имя стало фамилией без изменений. В тюркской среде такая модель встречается реже, чем фамилии на -улы/-кызы, но в русских документах она закрепилась именно в этом виде.

Споров о происхождении фамилии нет: она прозрачно читается и не имеет омонимичных корней в славянских языках. Единственное, что может сбить с толку — это встречающееся у русских ударение на последний слог (Молдаба́й), тогда как в тюркских языках ударение обычно падает на первый или второй слог.