Фамилия Мыктыбай — редкий пример фамилии, образованной от полного тюркского имени без добавления русских суффиксов. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов, -ев, -ин, фамилия Мыктыбай сохранила исходную форму личного имени. Это указывает на её позднее оформление в документах (скорее всего, в XX веке) и на то, что носители, вероятно, происходят из среды, где фамилии фиксировались по национальной, а не по великорусской модели.

Основа фамилии — мужское имя Мыктыбай. В тюркских языках (прежде всего в казахском, башкирском, татарском, киргизском) имя состоит из двух частей. Первая часть «мыкты» (варианты: мықты, мөктө) означает «крепкий», «сильный», «устойчивый». Вторая часть «бай» — один из самых распространенных компонентов в тюркской антропонимии, в древности означавший «богатый», «господин», «хозяин», но позже превратившийся в показатель мужского имени, не обязательно связанный с реальным богатством. Таким образом, Мыктыбай дословно переводится как «крепкий бай» или «сильный господин». Имя давали с пожеланием мальчику физической силы, здоровья и устойчивого положения в жизни.

Географически фамилия Мыктыбай наиболее вероятна у казахов, башкир или киргизов, реже — у татар. В русских архивных документах XVIII–XIX веков такие фамилии почти не встречаются: тюркские народы тогда чаще обходились личным именем и отчеством (например, Мыктыбай Кожагулов). Фамилия в современном виде закрепилась в советский период, когда паспортизация требовала единой записи для всех членов семьи. Поэтому говорить о древнем дворянском или крестьянском роде с такой фамилией не приходится — это скорее маркер этнического происхождения и времени оформления.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мыктыбай стоит в одном ряду с Мыктыбеков, Мыктыбаев, Баймыкты. Разница в суффиксах: Мыктыбаев — это уже русифицированная форма (через -ев), а Мыктыбай — исходная, неадаптированная. Такая форма встречается реже и может указывать на то, что предки жили в регионе, где русская административная система не навязывала суффиксальные фамилии, либо фамилия была записана со слов самого носителя без изменений.

Встретить фамилию Мыктыбай сегодня можно в Казахстане, Башкортостане, Киргизии, а также среди мигрантов в крупных российских городах. В метрических книгах и списках избирателей XIX века она отсутствует — это фамилия, чья история начинается не раньше первой трети XX столетия.