Фамилия Нурлыбаева образована по тюркской модели от мужского имени Нурлыбай. Разбираем её по частям: основа «Нурлы» восходит к арабскому «нур» — свет, сияние, а в тюркских языках «нурлы» означает «светлый», «лучезарный». Вторая часть «бай» — традиционный тюркский титул, означающий «господин», «богач», «хозяин». Полное имя Нурлыбай переводится как «светлый господин» или «сияющий богач» — типичное составное имя-пожелание, которое должно было принести своему носителю достаток и благополучие.

Суффикс «-ева» указывает на принадлежность: в русской традиции фамилии на «-ев» (как и на «-ов») образуются от имён или прозвищ, оканчивающихся на согласный или «й». Поскольку исходное имя заканчивалось на «й», при русификации оно перешло в «-ев», а окончание «-а» — женский вариант фамилии. Мужская форма — Нурлыбаев.

Фамилия имеет явное казахское происхождение, хотя встречается и у других тюркских народов (башкир, татар, киргизов). В Казахстане имя Нурлыбай достаточно распространено, особенно в южных и западных регионах. Это указывает на то, что предки носительницы фамилии, вероятно, были казахами, и фамилия закрепилась за родом в XIX — начале XX века, когда у кочевых народов начали массово фиксировать фамилии по отцовскому имени.

Интересная деталь: в отличие от многих тюркских фамилий, где основа «нур» встречается часто (Нургалиев, Нурмухамедов), сочетание «нурлы» с «бай» встречается реже. Это говорит о том, что имя давалось не по шаблону, а как индивидуальное пожелание — чтобы ребёнок вырос «сияющим господином», то есть уважаемым и богатым человеком. Сословно фамилия не указывает на аристократическое происхождение: «бай» в народной среде могло быть просто почётным обращением, а не указанием на реальное богатство.

В русском написании фамилия может варьироваться: встречаются варианты Нурлыбаева и Нурлыбаева (с твёрдым знаком в корне, что отражает казахское произношение с твёрдым «ы»). Правильное ударение, скорее всего, падает на последний слог — Нурлыба́ева, хотя в разных регионах возможны смещения.