Фамилия Пефтибай — один из тех редких случаев, когда прозвище застыло в почти неизменном виде и не обросло типичными русскими суффиксами. Она не оканчивается на -ов, -ин или -ский, а сохранила исходную форму, что сразу указывает на её позднее происхождение и, скорее всего, невеликорусскую основу.

Слово «пефтибай» с высокой вероятностью восходит к тюркским языкам. Разобрать его можно на две части: «пефти» (или «певти», «пюфти») и «бай». Вторая часть — «бай» — хорошо известна в тюркской ономастике: это «господин», «богач», «хозяин», часто входило в состав имён и прозвищ (например, Акбай, Карабай, Алтынбай). Первая часть сложнее. Возможна связь с тюркским «пюфт» или «пефт» — так в некоторых диалектах называли хлопок или нечто мягкое, пушистое. В этом случае «Пефтибай» могло означать «хлопковый бай», то есть владелец хлопковых полей или торговец хлопком.

Другая версия отталкивается от искажённого «бектибай» или «бектибар» — усечённая форма от арабско-тюркского имени Бектибар (бек + тибар — «честь, достоинство»). При переходе в русскую среду «б» могло озвончиться в «п» (явление, типичное для тюркских заимствований в южнорусских говорах), а конечное «р» отпало. Так «Бектибар» превратилось в «Пефтибай».

География фамилии узкая. Пефтибаи встречаются в основном на юге России, в частности в Ставропольском крае и Калмыкии, а также среди ногайцев и кумыков. Это подтверждает тюркское происхождение: предки носителей фамилии, вероятно, были выходцами из кочевых или полукочевых тюркских народов, осевших в Предкавказье в XVIII–XIX веках. В русских переписных книгах фамилия не фиксируется — она явно поздняя и вошла в обиход не раньше середины XIX века, когда крестьянам и инородцам начали массово присваивать фамилии по прозвищам.

Словообразовательная модель проста: фамилия не получила русского суффикса, потому что прозвище само по себе звучало как законченное слово. Подобные «голые» фамилии — редкость, они характерны для окраин империи, где смешивались языки и традиции имянаречения. Так что Пефтибай — не переделанное русское имя, а прямой след тюркского прозвища, которое закрепилось за одним родом и дошло до наших дней почти без изменений.