Фамилия Нагашбаев образована по тюркской модели с компонентом «бай» (в русской передаче «баев»), что означает «богатый, господин, хозяин». Первая часть фамилии — «Нагаш» — восходит к тюркскому имени или прозвищу. Слово «нагаш» в ряде тюркских языков, включая казахский и башкирский, имеет значение «узкий, тесный», а также может обозначать «родственник по материнской линии» (от «нағашы» — дядя по матери). Таким образом, Нагашбаев — это потомок человека по имени или прозвищу Нагаш, который, вероятно, был уважаемым, состоятельным человеком (отсюда и компонент «бай»).

Фамилия имеет характерный для многих тюркских фамилий суффикс -ев, русифицирующий окончание. В исконной форме она могла звучать как Нагашбайулы (у казахов) или Нагашбаев (в русской документации). Такие фамилии массово фиксировались в XVIII–XIX веках, когда тюркские народы Российской империи получали официальные фамилии по имени отца или деда, часто с добавлением «бай» как знака социального статуса.

Географически фамилия Нагашбаев наиболее распространена среди казахов и башкир. Встречается в Западном Казахстане, Оренбургской области России, а также среди башкирского населения. Редкость фамилии объясняется тем, что имя Нагаш не было широко распространённым, в отличие от, скажем, Ахмет или Исхак. Носители фамилии, скорее всего, потомки скотоводов или земледельцев, но точное сословие установить трудно — «бай» могло указывать как на реальное богатство, так и на пожелательное имя, данное ребёнку в надежде на благополучную жизнь.

Спорных версий происхождения у этой фамилии немного. Можно встретить попытки связать её с арабским «накаш» (рисунок, орнамент), но это маловероятно: в тюркской среде такое имя не фиксируется, а звуковой переход «ка-га» нехарактерен. Более правдоподобно считать основой именно тюркское «нагаш» в значении «родственник по матери» — такое прозвище мог получить человек, живший у родни со стороны матери или выделявшийся по этой линии.