Фамилия Рахымбаева — яркий пример того, как русский суффикс присоединился к мусульманскому имени, создав фамилию, распространённую в Казахстане и среди тюркоязычных народов. В её основе лежит мужское личное имя Рахымбай, которое состоит из двух частей. Первая — «рахым» (от арабского رحيم, рахим — «милостивый», «сострадательный», один из эпитетов Аллаха). Вторая — «бай», древнее тюркское слово, означавшее «богач», «господин», «хозяин», а в составе имён указывавшее на знатность, состоятельность или просто пожелание благополучия. Таким образом, имя Рахымбай можно перевести как «милостивый господин» или «богатый милостью».

Фамилия образована по классической русской модели: к основе Рахымба- добавлен суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — «сын Рахымбая»). Окончание -а — это женский род, то есть Рахымбаева — это «дочь или жена Рахымбаева». Мужской вариант фамилии — Рахымбаев.

Хотя фамилия записывается кириллицей, её корни уходят в казахскую и шире — в тюркскую ономастику. В Казахстане имена с компонентом «бай» были особенно популярны в XIX — начале XX века среди простых кочевников и зажиточных скотоводов, так как отражали социальный статус. В отличие от многих русских фамилий, которые закрепились за крестьянами после отмены крепостного права, Рахымбаева — результат более позднего процесса: массового оформления патронимов в фамилии в советское время, когда у народов Средней Азии и Казахстана появились паспорта. Поэтому точной датировки возникновения у неё нет, но можно уверенно сказать, что носители фамилии — потомки человека по имени Рахымбай, жившего, скорее всего, в XIX или начале XX века.

Встречаются варианты написания: Рахимбаева (через «и»), что связано с разным произношением арабского корня в тюркских языках. Но форма через «ы» (Рахымбаева) более точно передаёт казахское произношение, где звук «ы» краток и твёрд. С точки зрения этимологии, это одна и та же фамилия с одним значением.