Фамилия Нельдыбаева — наглядный пример тюркского следа в русском ономастиконе. Её основа, суффикс и ареал бытования указывают на происхождение из среды тюркоязычных народов, в первую очередь — казахов, башкир или татар, где подобные фамилии встречаются регулярно.

Словообразовательная модель здесь проста: к тюркскому личному имени или прозвищу Нельдыбай добавили русский патронимический суффикс -ев (женская форма — -а). В мужском варианте фамилия звучала бы как Нельдыбаев. Суффикс -ев, в отличие от -ов, присоединяют к основам на мягкий согласный, -й или шипящий. В данном случае он встал после конечного -й (Нельдыбай → Нельдыбаев).

Ключ к значению — в разборе имени Нельдыбай. Это сложное двухосновное тюркское имя. Первая часть «нельды» — фонетический вариант от «нилде» или «нелде», что в тюркских языках (особенно в казахском и башкирском) означает «откуда» или «почему». Вторая часть «бай» — традиционный компонент тюркских имён со значением «богач», «хозяин», «господин». Буквально имя Нельдыбай можно перевести как «откуда (такой) богач?» или «почему (он) богат?». Скорее всего, это имя-вопрос: в тюркской традиции такие имена давали с пожеланием удачи и достатка, либо как оберег от сглаза — чтобы злые духи не поняли, что ребёнок ценен, и не навредили ему.

География фамилии довольно узкая. Основной массив носителей сосредоточен в Западном Казахстане (Актюбинская, Западно-Казахстанская области) и прилегающих регионах России — в Оренбургской, Саратовской и Самарской областях. Это историческая территория расселения казахов Младшего жуза и поволжских татар. Встречаемость фамилии за пределами этого региона — единичные случаи, связанные с миграциями XX века.

Социальный контекст: предки носителей фамилии, скорее всего, относились к скотоводам-кочевникам или к крестьянам, получившим фамилию после переписи конца XIX — начала XX века. В русских документах того времени тюркские имена нередко записывали на слух, поэтому возможны варианты: Нельдыбаев, Нильдыбаев, Нелдыбаев. Форма Нельдыбаева — женская, но в быту её часто используют как общую для всех членов семьи, особенно в неофициальном общении.

Сравнение с однокоренными фамилиями подтверждает модель: Нельдыбаев стоит в одном ряду с Куандыбаевым, Тлеубаевым, Есенбаевым — все они образованы от тюркских имён с компонентом «бай». В отличие от русских фамилий на -ский, эта фамилия не указывает на географическое название или дворянское происхождение — она прямо говорит об этническом и языковом корне своего носителя.