Фамилия Нокабаев образована по распространенной тюркской модели: к прозвищу или имени Нокабай добавили русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность роду («сын Нокабая»). Основа фамилии — составное имя Нокабай, где вторая часть «бай» в тюркских языках означает «хозяин», «богатый, состоятельный господин», а также «влиятельный, могущественный человек». Этот компонент часто входил в состав имен и прозвищ как знак уважения и пожелание достатка, поэтому фамилию Нокабаев можно прочитать как «потомок влиятельного и богатого бая».

Первая часть имени — «нок» — скорее всего, восходит к слову со значением «груша» в узбекском и таджикском языках. В таком случае прозвище Нокабай могло принадлежать человеку, связанному с выращиванием или продажей груш, либо получившему его по какой-то иной, не дошедшей до нас причине. Впрочем, возможна и другая трактовка: «нок» иногда встречается в составе тюркских имен как фонетический вариант других корней, но версия с плодовым деревом выглядит наиболее логичной и прозрачной.

Словообразовательная цепочка здесь проста и типична для фамилий, возникших в среде народов Средней Азии и Казахстана: тюркское имя или прозвище на -бай (Нокабай, Алтынбай, Куттыбай) + русский суффикс принадлежности. Такие фамилии массово закреплялись в XIX–XX веках, когда у оседлого и кочевого населения региона появилась необходимость в документальной фиксации по русскому образцу. Суффикс -ев, а не -ов, появился из-за конечного мягкого согласного или йота в основе (Нокабай-ев), что характерно для многих заимствованных имен.

Географически фамилия тяготеет к Узбекистану, Таджикистану и сопредельным регионам, где традиция имен с компонентом «бай» была особенно сильна. Прямых указаний на сословную принадлежность рода фамилия не несет: приставка «бай» в имени не гарантировала реального богатства, а часто служила пожеланием или почетным обращением. Поэтому предки Нокабаевых могли быть и зажиточными хозяевами, и обычными земледельцами или садоводами.

Известных исторических личностей с такой фамилией в открытых источниках не зафиксировано, что не редкость для фамилий, закрепившихся сравнительно поздно. Сама фамилия редкая, и ее носители сегодня рассеяны по разным странам бывшего СССР.