Фамилия Нурбайкосова — одна из тех, что сразу выдают происхождение носителя: это женская форма фамилии Нурбайкосов, которая образована по тюркской модели. В её основе лежит сложное имя Нурбайкос, что типично для казахской, киргизской или ногайской антропонимии. Разберём это имя по частям.

Первая часть — «Нур» (араб. نور — свет, сияние). Вторая — «бай» (тюрк. бай — богатый, хозяин, господин, в именах — знак достатка и уважения). Третья — «кос» (от тюрк. қос — парный, двойной, или от казах. қос — присоединяй, объединяй). Вместе имя может означать «светлый богатырь-близнец» или «сияние, удвоенное богатством». Но есть и более прозаичная версия: «кос» могло быть частью составного имени-пожелания, например, «Нурбайкос» — «пусть свет и богатство будут с ним в паре».

Суффикс -ов в мужской форме Нурбайкосов — русский патронимический формант, который добавили к тюркскому имени при русификации фамилий в XIX — начале XX века. Такую модель часто применяли к казахским родам, переселившимся в пределы Российской империи или попавшим под перепись. Окончание -а в женском варианте — простое указание на пол носительницы.

Географически фамилия Нурбайкосова встречается в основном в Казахстане (особенно в южных и западных областях) и среди казахской диаспоры в России. Если судить по структуре, предок-носитель мужского имени Нурбайкос мог быть скотоводом, воином или просто уважаемым человеком в ауле — такие имена давали с расчётом на удачу и силу. Никаких сведений о дворянском или купеческом происхождении этой фамилии нет: она типично крестьянская или кочевая.

В русском языке фамилия сохранила тюркское звучание, но пишется по правилам русской орфографии: с буквой «с» перед «о» (Нурбайкосова, а не Нурбайкозова). Это важная деталь: в казахском языке на конце имени мог быть звук «з» (Нұрбайкөз — «светлый глаз»), но при записи в метриках его часто заменяли на «с» из-за особенностей восприятия тюркской фонетики русскими чиновниками. Так что Нурбайкосова и Нурбайкозова — это, скорее всего, варианты одной фамилии, разошедшиеся при оформлении документов.