Фамилия Осибаева — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа и суффикс заставляют искать ответ не в славянской, а в тюркской ономастике. Если бы фамилия была русской, она оканчивалась бы на -ов/-ев или -ин, но здесь мы видим суффикс -ев, типичный для фамилий, образованных от тюркских имен или прозвищ. Однако и это не всё: в русском языке фамилии на -аев (как Осибаев) часто возникали при адаптации восточных основ, где конечный звук исходного слова — «а» или «ай».

Самая вероятная версия: фамилия происходит от мужского имени или прозвища Осибай. В тюркских языках компонент «бай» означает «богатый», «господин», «хозяин». Первая часть — «оси» — может быть искажённым вариантом имени «Хусаин» (в русской традиции — Осип?) или тюркского слова «ос» (расти, увеличиваться). Тогда Осибай — это «растущий господин» или «богатый Хусаин». Такие имена давали в знак пожелания достатка и силы.

Менее правдоподобна, но возможна связь с русским именем Осип (от Иосиф). В таком случае Осибаев могло быть формой, где к имени Осип добавили тюркский «бай» — получилось «Осип-бай», то есть «господин Осип». Но это скорее исключение, чем правило: в зонах смешанного населения (Поволжье, Урал) подобные гибриды встречались, но редко.

География фамилии указывает на регионы с сильным тюркским влиянием — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область, Казахстан. Предки носителей фамилии могли быть башкирами, татарами или казахами, которые приняли русскую модель фамилии (прибавление -ев). В крестьянской среде такие фамилии закреплялись за целыми родами, жившими в одном ауле или деревне.

Особенность фамилии в том, что она сохранила редкую морфологическую форму: ударение, скорее всего, падает на второй слог (Осиба́ев), что типично для тюркских заимствований в русском. Встречается также вариант Осибаев (без «а» на конце), но Осибаева — женская форма, распространённая в современных документах.