Фамилия Мухаметбаев — тюркская по происхождению, образованная по самой распространённой на востоке модели «имя + суффикс принадлежности». Её основа — мужское имя Мухаметбай, которое, в свою очередь, состоит из двух частей: «Мухамет» (фонетический вариант имени Мухаммад) и «бай» (в тюркских языках — «господин», «богач», «хозяин»). Таким образом, имя Мухаметбай буквально означало «Мухаммад-господин» или «богатый, как Мухаммад», что подчёркивало уважение к пророку и одновременно высокий социальный статус или пожелание достатка.

Суффикс «-ев» в фамилии — это не славянский патронимический показатель, а русифицированная форма тюркского притяжательного аффикса. В среде башкир, татар и казахов фамилии на «-баев» (и, соответственно, «-баев») оформлялись в XIX—XX веках при переходе на русское делопроизводство: к имени отца или родовому имени добавляли русское окончание. Так Мухаметбай стал Мухаметбаевым.

Географически фамилия тяготеет к Башкортостану, Татарстану и Оренбургской области. Встречается она и у казахов, но реже: у них более типична форма Мухаметбаев (с ударением на последний слог) или вариант без суффикса — Мухаметбай.

Любопытная деталь: в некоторых дореволюционных записях фамилию могли записать как Мухаметбаевъ или даже Махаметбаев — через «а» в первом слоге, под влиянием местного произношения. Это не ошибка, а отражение живого звучания, где редуцированный гласный первого слога не различался на письме.

Сословная принадлежность носителей фамилии была разной. Чаще всего это были башкиры-вотчинники или государственные крестьяне, но встречались и представители мусульманского духовенства — муллы и ахуны, так как имя Мухаммад традиционно давали в семьях с религиозным уклоном. В советское время фамилия полностью закрепилась в паспортной системе и утратила связь с исходным прозвищем, оставшись родовым знаком.

Коротко: предки носителя фамилии Мухаметбаев — тюркский мужчина по имени Мухаметбай, живший, скорее всего, в Башкирии или соседних регионах. Фамилия не редкая, но и не массовая — она указывает на конкретное имя-пожелание, которое дали ребёнку в честь пророка и с надеждой на достаток.