Фамилия Олтынбаева — женская форма, мужской вариант — Олтынбаев. Она тюркского происхождения и встречается в основном у народов Средней Азии и Поволжья, особенно у казахов, башкир и татар. Разбирать её по привычной для русских фамилий модели (суффикс -ов/-ев) здесь не совсем верно: основа сложная, а окончание -а указывает лишь на принадлежность к женскому роду.

В основе лежит тюркское слово «алтын» (золото). Второй корень — «бай» (богач, хозяин, господин). Вместе «Алтынбай» (Олтынбай) дословно переводится как «золотой богач» или «богатый, как золото». Это типичное составное имя-пожелание: родители нарекали так сына, желая ему богатства, удачи и высокого положения. Форма с буквой «о» в начале — результат диалектных особенностей произношения: в некоторых тюркских говорах «а» в начале слова переходит в «о» (явление лабиализации). Поэтому «Олтынбай» — тот же «Алтынбай», но с местным произношением.

Фамилию образовали от личного имени Олтынбай по отчественной модели: «чей?» — Олтынбаев. Это значит, что предок носителя фамилии был человеком по имени Олтынбай. Сословно такие фамилии не были закреплены за знатью или простолюдинами: имя-пожелание давали в самых разных слоях тюркского общества, от скотоводов до купцов. Географически фамилия тяготеет к Казахстану и Башкортостану, реже встречается у татар и киргизов.

Интересная деталь: в русских документах XIX — начала XX века фамилию могли записывать и как Алтынбаев, и как Олтынбаев — в зависимости от того, как чиновник на слух воспринял местный говор. Разнобой в написании — не ошибка, а отражение живой фонетики. Сегодня оба варианта существуют параллельно, но Олтынбаева — более редкая и локальная форма.