Фамилия Рахымбаев — яркий пример восточной модели образования фамилий, прочно вошедшей в русский ономастикон. Её основа восходит к тюркскому или арабо-тюркскому составному имени «Рахымбай», которое состоит из двух частей: «рахым» (от арабского رحيم, рахим — «милостивый», «сострадательный», один из эпитетов Аллаха) и «бай» (тюркское — «богач», «господин», «хозяин»). Таким образом, имя-основа буквально переводится как «милостивый господин» или «богатый милостью». Это типичное имя-пожелание, которое давали мальчикам, желая им достатка и божественного покровительства.

Словообразовательная модель здесь предельно прозрачна и типична для фамилий народов Поволжья, Урала, Казахстана и Средней Азии, попавших в орбиту русского языка. К основе «Рахымбай» присоединён русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких или шипящих согласных). Суффикс указывает на принадлежность: «Рахымбаев» означает «сын Рахымбая». Фамилия оформлена по русскому грамматическому шаблону, но корень остался нерусским — так в XVIII–XIX веках фиксировали имена и прозвища при крещении или учёте в метрических книгах.

Географически фамилия Рахымбаев наиболее распространена в Казахстане, а также среди башкир, татар и киргизов. В России её можно встретить в Оренбургской, Челябинской, Астраханской областях и в Татарстане. Интересно, что в дореволюционных записях фамилия могла писаться через «ы» (Рахымбаев) или через «и» (Рахимбаев) — это зависело от местного произношения и грамотности писаря. Сейчас написание через «ы» считается более точным для казахского и башкирского языков, где звук «ы» твёрже русского «и».

Сословно носители фамилии в основном относились к крестьянам, казахам-скотоводам, ремесленникам или мелким торговцам. Дворянских корней у Рахымбаевых, скорее всего, нет — это фамилия «народная», образованная от личного имени, а не от названия владения или титула. Однако встречаются упоминания о Рахымбаевых среди башкирских старшин и зажиточных татарских купцов, что говорит о возможном социальном разнообразии внутри фамилии.