Фамилия Омбюелева звучит необычно для русского уха, и это подсказка: её корни, скорее всего, не славянские, а тюркские или финно-угорские. Основа фамилии — Омбюел — почти наверняка представляет собой географическое название или этноним. В русских документах и переписях фамилии, образованные от названий рек, гор или селений, часто искажались до неузнаваемости при записи. Можно предположить, что в основе лежит гидроним (название реки) или ойконим (название села) с корнем «Ом-» или «Омб-», что характерно для топонимики Западной Сибири, Урала или Поволжья. Например, река Омь (приток Иртыша) дала название городу Омску, а прибавление суффикса -юел могло быть местным диалектным вариантом.

Суффикс -ев- в окончании указывает на русскую модель образования: «чей?» — Омбюелев, то есть потомок человека по прозвищу или имени Омбюел. Женская форма Омбюелева — это либо жена, либо дочь Омбюелева. Однако сам суффикс -ев- в данном случае необычен: он присоединился не к славянскому корню, а к заимствованному, что типично для фамилий, возникших в среде крещёных народов Поволжья и Сибири (марийцев, удмуртов, татар, хантов, манси). Носитель исходного прозвища Омбюел мог быть человеком, пришедшим с реки Омь или из селения с похожим названием, либо его так прозвали за связь с этими местами.

С точки зрения словообразования, фамилия редкая и, вероятно, локальная. В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Омбюелева — это память о конкретном географическом объекте или родовом прозвище. Если опираться на труды по ономастике, например, работы А. Суперанской, такие фамилии часто возникали у переселенцев, когда человека называли по месту его прежнего жительства: «Омбюелев» — «тот, кто с Омби/Омбюела».

Вторая версия, менее вероятная, но допустимая: основа могла быть личным именем или прозвищем из какого-нибудь тюркского языка, где «ом» или «омб» означает «сила», «мощь» (сравните с тюркским «ом» — «десять тысяч», иногда использовалось как титул). Но тогда более логичным было бы окончание -ин или -ов без промежуточного -юел-. Поэтому версия с географическим названием остаётся основной.

Социальный статус предков Омбюелевых, скорее всего, был крестьянским или казачьим. Фамилия не встречается в списках дворянских родов, а её редкость говорит о том, что род был малочисленным и жил обособленно, возможно, в одном-двух селениях на Урале или в Западной Сибири. Сегодня носители этой фамилии могут встречаться в Омской области, Тюменской области или в Башкортостане — там, где сохранились старые топонимы с похожим звучанием.