Фамилия Нурмахамбетов — яркий пример тюрко-мусульманского именника, адаптированного русской патронимической моделью. Её основа — составное личное имя Нурмахамбет, которое распространено у казахов, башкир, татар и других народов, исповедующих ислам. Разобрать это имя несложно: первая часть «нур» (араб. نور) переводится как «свет», «сияние», а вторая — «Махамбет» — это местный фонетический вариант имени пророка Мухаммеда (араб. محمد). Таким образом, Нурмахамбет буквально означает «свет Мухаммеда» или «сияние пророка». Это теофорное имя, то есть содержащее указание на Бога или религиозного деятеля, что было особенно популярно в среде мусульманского духовенства и уважаемых людей.

Суффикс -ов указывает на то, что фамилия формировалась уже в русской языковой среде, скорее всего, в XIX–XX веках, когда началась массовая фиксация фамилий у тюркских народов Российской империи. По модели «Нурмахамбетов» означает «сын Нурмахамбета» или «принадлежащий роду Нурмахамбета». Интересно, что в самой казахской среде часто сохраняется иная форма — Нурмухамбетов или Нурмухамбет, где гласная «у» во втором слоге ближе к оригинальному произношению. Вариант «Нурмахамбетов» мог закрепиться из-за особенностей письменной фиксации в документах или под влиянием диалекта.

Географически фамилия плотнее всего привязана к Западному Казахстану, в частности к Атырауской и Западно-Казахстанской областям, а также к соседним регионам России — Астраханской и Оренбургской областям, где исторически жили казахские роды. Встречается она и у башкир, но реже. Поскольку имя Нурмахамбет нередко давали в честь деда или уважаемого аксакала, носители фамилии часто происходят из родов, где ценилась религиозная грамотность и знание арабской письменности. Однако не стоит думать, что все Нурмахамбетовы — потомки мулл: имя было распространено и среди простых скотоводов, особенно в XIX веке, когда религиозные имена стали массовыми.