Фамилия Нурбалинов — яркий пример того, как арабское имя, пройдя через тюркскую языковую среду, обрело русскую фамильную форму. Её основа — сложносоставное мусульманское имя Нурбали, которое распадается на два корня: «нур» (свет, сияние) и «бали» (от арабского «балигъ» — совершеннолетний, зрелый, или же от тюркского «балы» — мёд). Наиболее вероятное толкование — «свет зрелости» или «сияющий совершенством». Встречается и версия, что вторая часть имени восходит к тюркскому «бали» (мёд), тогда имя приобретает поэтичный оттенок «медовый свет».

Суффикс -ов указывает на типичную для русской ономастики модель образования: от отчества или прозвища. Фамилия буквально значит «потомок Нурбали». Поскольку в тюркских языках (казахском, татарском, башкирском, ногайском) имена с компонентом «нур» очень распространены, географически Нурбалиновы чаще всего встречаются в регионах проживания этих народов: в Казахстане, Оренбургской, Астраханской областях, в Татарстане и Башкортостане.

Интересно, что фамилия сохраняет редкую для русского уха огласовку — ударение, скорее всего, падает на последний слог: Нурбали́нов. Это выдает её нерусское происхождение. В отличие от фамилий на -ин (типа Нурба́лин), форма на -ов характерна для более позднего этапа адаптации, когда тюркские имена массово вписывались в российские метрические книги.

Сословно предки Нурбалиновых могли быть кем угодно: от мулл и торговцев до простых скотоводов. Фамилия не несёт указания на ремесло или знатность, она чисто патронимическая — «чей сын». Если искать однокоренные параллели, то ближайшие — Нурбаев, Нурбаганов, где вторая часть имени другая, но корень «нур» общий.