Фамилия Нурбалтаев — один из ярких примеров того, как тюркские имена и прозвища адаптировались в русской фамильной системе. Её основа — составное мужское имя Нурбалта, распространённое у многих тюркских народов, особенно у казахов, киргизов, татар и башкир. Разберём имя по частям: первая часть «нур» (от арабского «нур») означает «свет», «сияние», «луч». Вторая часть — «балта» (тюркское слово) переводится как «топор». В целом имя Нурбалта можно истолковать как «светлый, как топор» или «сияющий топор». Звучит необычно для русского уха, но в кочевой культуре топор был не только орудием труда и оружием, но и символом силы, решительности, способности прорубать путь. Имя давали мальчикам с пожеланием быть твёрдыми, надёжными, «острыми» в делах.

Фамилия образована по стандартной для России модели: к основе имени Нурбалта добавили русский патронимический суффикс -ев. Это указывает на то, что предок носителя фамилии был сыном человека по имени Нурбалта. Такой способ — добавление -ов/-ев к тюркским именам — был типичен для XVI–XIX веков, когда татары, башкиры и другие народы Поволжья и Урала входили в состав Российского государства и получали фамилии по отцу. Интересно, что в самой тюркской среде имя Нурбалта могло звучать и как Нурбалта-улы (сын Нурбалты), но в русских документах закрепилась именно форма на -ев.

Географически фамилия Нурбалтаев чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди казахов северного Казахстана. Встречаются варианты написания: Нурбалтаев, Нурболтаев, Нурбалтин. Последний вариант, с суффиксом -ин, мог возникнуть, если имя Нурбалта воспринималось как основа на «а» и фамилию образовывали по образцу «сын Никиты — Никитин». Однако форма -ев преобладает.

Родственными по корню можно считать фамилии Нургалиев, Нурмухаметов (от «нур» + имя), а также Балтаев, Балтабаев (от «балта»). Социальный статус предка Нурбалтаева, скорее всего, был крестьянским или ремесленным — имя-прозвище давали в среде, где ценились практические навыки. Никаких сведений о дворянском происхождении этой фамилии нет, что типично для поздних фамилий тюркского корня.