Фамилия Сартымбекова — пример сложной тюркской антропонимической модели, где личное имя стало родовым прозвищем. В её основе лежит мужское имя Сартымбек, которое состоит из двух частей: «сарт» и «бек». Компонент «бек» (или «бий») в тюркских языках означает «господин», «князь», «предводитель» — титул, который часто становился частью имени, указывая на знатное происхождение или высокое положение. Вторая часть, «сарт», сложнее. В дореволюционной Средней Азии «сартами» называли оседлое население, говорившее на тюркских языках (в отличие от кочевников). В казахском языке это слово могло означать купца, торговца, а иногда и просто «человека из города». Таким образом, имя Сартымбек буквально переводится как «господин среди сартов» или «князь-торговец».

Фамилия образована по русской модели: к основе имени добавили суффикс -ов (в женском роде — -а), который в XIX–XX веках закрепил фамилию в документах. Это типичный для многих народов бывшего СССР способ русификации тюркских имён. Носительница фамилии Сартымбекова — потомок человека по имени Сартымбек, который, скорее всего, жил в оседлой среде, возможно, в торговых кругах или в среде местной знати.

Географически фамилия тяготеет к Казахстану, Кыргызстану и другим регионам Центральной Азии. Встречаемость её невысока — это редкая фамилия, что говорит о том, что род, от которого она произошла, был немногочисленным или локальным. Интересно, что в отличие от многих русских фамилий на -ов, здесь нет суффикса -ин, который указывал бы на принадлежность к матери. Сартымбекова — чёткая патронимическая фамилия по отцу.

Слово «сарт» в XX веке приобрело в некоторых контекстах негативный оттенок, но в основе фамилии оно лишено этого — это лишь маркер социальной или хозяйственной группы, к которой принадлежал предок. Фамилия не имеет отношения к каким-либо дворянским титулам в европейском смысле, но её корень «бек» намекает на уважаемый статус основателя рода, возможно, на его роль как старейшины или зажиточного человека.