Фамилия Отарбай — редкий случай в русском ономастиконе. Она не вписывается в классическую модель русских фамилий на -ов, -ев или -ин, а её основа звучит непривычно для славянского уха. Дело в том, что Отарбай — это не переделанное прозвище и не крестильное имя, а прямой перенос тюркского (скорее всего, казахского) личного имени. В казахском языке «отар» означает «отара» (большое стадо овец), а «бай» — «богач, хозяин, господин». Вместе имя Отарбай переводится как «богатый отарой», «владелец большого стада». Такие имена давали мальчикам в скотоводческих семьях, желая подчеркнуть будущее благосостояние и хозяйскую жилку.

Судя по модели, фамилия закрепилась в русской среде без изменений — не через суффикс, а путём прямой записи имени в документы. Это характерно для народов Средней Азии и Казахстана, которые в XIX — начале XX века массово получали фамилии по отцу или деду. В метрических книгах и списках переселенцев могли записать просто «Отарбай», и это становилось фамилией для потомков. Поэтому носители фамилии Отарбай в России — это, скорее всего, потомки казахов, каракалпаков или ногайцев, переехавших в русские губернии, либо их обрусевшие ветви.

Интересно, что фамилия сохранила ударение на последний слог — Отарба́й, что выдаёт её восточное происхождение. В русском языке редко встретишь ударный «ай» на конце, но для тюркских имён это норма. Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего будут Отаров (с русифицированным суффиксом) и Байотар (с перестановкой частей), но Отарбай стоит особняком — как прямой реликт имени, не тронутый грамматикой.

Географически фамилия встречается в основном в Оренбургской, Астраханской областях и в Поволжье — регионах, где исторически соседствовали русские и тюркские народы. Встречается она и в Казахстане, но там это скорее имя, а не фамилия. В российском контексте Отарбай — фамилия, которая сразу указывает на корни: предок был скотоводом, степным хозяином, и это закрепилось в его родовом имени.