Фамилия Орынбаи — редкий для русского уха случай, где основа и суффикс, скорее всего, нерусские. В ней почти наверняка просвечивает тюркская модель образования, а не славянская. Если отбросить привычные русские окончания -ов или -ин, мы видим основу «Орынба» и формант -и, который в тюркских языках часто указывает на принадлежность или происхождение (ср. казахские фамилии вроде Нурпеисов, где -ов — уже русификация, но есть и формы без него).

Корень фамилии — мужское личное имя Орынбай. Оно составное: «орын» (место, положение, пост) и «бай» (богатый, хозяин, господин). В казахской и других тюркских ономастиках «бай» — частый компонент имён, означающий достаток и статус. Смысл имени Орынбай можно передать как «занимающий почётное место», «имеющий высокое положение» или «богатый местом» (в значении «владеющий землёй»). Такие имена давали с пожеланием ребёнку благополучия и уважения в обществе.

Фамилия Орынбаи, скорее всего, закрепилась именно в казахской среде, где в XIX — начале XX века при переписях и оформлении документов тюркские имена могли записывать как фамилии без русифицирующего суффикса. Вариант Орынбаев — более поздняя и привычная для русской грамматики форма, а Орынбаи — её исходный, неадаптированный вид. Встречается она преимущественно в Казахстане и среди казахов в приграничных регионах России.

Версия о славянском происхождении маловероятна: в русских говорах нет слова «орын» или «орынба», а суффикс -и в русских фамилиях не образует основу от подобных корней. Поэтому предки носителя фамилии Орынбаи — это люди, носившие имя Орынбай, скорее всего, из кочевых или полукочевых родов, где имя отражало социальные ожидания, а не профессию. О сословной принадлежности сказать сложно: «бай» мог быть и зажиточным скотоводом, и уважаемым старейшиной, но не обязательно аристократом.