Фамилия Нуробеев — нечастая, но с прозрачной внутренней формой. Её основа восходит к мужскому личному имени Нуробей, которое, в свою очередь, сложилось из двух тюркских корней: «нур» (свет, сияние, от арабского) и «бей» (господин, князь, предводитель). Полное значение имени — «сияющий господин» или «светлый князь». Такие составные имена с компонентом «бей» характерны для многих тюркских народов: татар, башкир, казахов, узбеков. Они не обязательно указывали на реальный титул — скорее, на пожелание ребёнку стать уважаемым, заметным человеком.

Фамилия образована по классической русской модели: к основе Нуробей добавили патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Изначально Нуробеев — это «сын Нуробея». Такая модель усвоения тюркских имён через русскую фамильную форму была особенно распространена в XVI–XIX веках среди служилых татар, башкир и других народов Поволжья и Урала, которые входили в состав Российского государства. Среди носителей фамилии могли быть как рядовые общинники, так и люди, состоявшие на военной или государственной службе, — фамилии на -ев с «бейской» основой нередко встречались в среде татарских мурз.

Встречаются варианты написания: Нуробаев, Нуробоев. Первый из них — результат аканья (безударное «о» звучит как «а»), второй — следствие диалектного произношения или другой записи в документах. Но корень во всех случаях один и тот же.

Географически фамилия Нуробеев тяготеет к регионам традиционного расселения татар и башкир: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области. Встречается она и в Средней Азии, но там, скорее всего, имеет не русскую, а местную форму без суффикса -ев (просто Нуробей). Известных исторических деятелей с этой фамилией в открытых источниках не зафиксировано — это редкая, локальная фамилия, сохранившаяся в основном в сельской местности и малых городах.