Фамилия Ногайбаева — женская форма фамилии Ногайбаев, и её ключ к разгадке лежит в этнониме «ногай». Ногайцы — тюркский народ, исторически проживающий на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье. Основа фамилии — прозвище Ногай (или Ногайбай), которое могло указывать на этническое происхождение предка, его внешнее сходство с ногайцем или длительное проживание в ногайской среде. Второй компонент «бай» в тюркских языках означает «богатый, господин, хозяин», поэтому имя Ногайбай буквально переводится как «богатый ногаец» или «ногайский господин». Такие составные имена были распространены у тюркских народов, где «бай» добавляли к основе для придания положительного оттенка или социального статуса.

Фамилия образована по русской модели: к основе Ногайбай присоединили суффикс -ев (вариант -ов после твердых согласных, но здесь после «й» пишется -ев). Окончание -а указывает на женский род. Такая схема типична для фамилий тюркского происхождения, которые оформились в русской среде в XIX–XX веках — часто через запись в метрических книгах или документах.

Географически фамилия Ногайбаева тяготеет к регионам с традиционным проживанием ногайцев: Дагестан, Ставропольский край, Астраханская область, Чечня, а также Казахстан (где есть ногайская диаспора). Встречается она и у башкир, и у татар — в этих группах имя Ногайбай могло быть личным именем, не обязательно связанным с реальной этнической принадлежностью.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -баев (Карабаев, Уразбаев), где «бай» стоит в конце, здесь он слит с этнонимом. Это говорит о том, что исходное имя было цельным прозвищем, а не просто указанием на род занятий или место. Сословно носители фамилии чаще всего относились к крестьянам или казакам, но точных данных о дворянстве этой фамилии нет — она не фиксируется в родословных книгах Российской империи.