Фамилия Сарыбин образована от прозвища или нецерковного имени Сарыба. В её основе лежит тюркское слово «сары» — «жёлтый», которое входило в состав многих личных имён у народов, говоривших на тюркских наречиях. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Сарыбин буквально означает «сын (или потомок) Сарыбы». Такая модель типична для русских фамилий, возникших в среде, где смешивались славянские и тюркские элементы, особенно в Поволжье и на юге России.

Сарыба — это не просто прозвище по цвету волос или кожи. У тюркских народов «сары» могло обозначать светлый, рыжий, а в переносном смысле — знатный, благородный. В татарских, башкирских, казахских именах «Сары» встречается как часть сложного имени (например, Сарыбай — «жёлтый богач» или «знатный богач»). Поэтому первый носитель фамилии мог получить прозвище за внешность, а мог — как уважительное именование.

Фамилия Сарыбин — довольно редкая. Она почти не встречается в центральных и северных областях России, зато её корни уходят в регионы, где веками жили татары, башкиры, чуваши или казахи. В переписных книгах XVI–XVII веков, которые изучал историк С. Веселовский, подобные прозвища фиксировались у служилых людей и крестьян на юго-восточных окраинах Московского государства. Сарыбины могли быть выходцами из татарской или башкирской знати, перешедшими на русскую службу, либо крещёными инородцами.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду других, образованных от тюркских основ с тем же суффиксом: Сарычев, Сарымов, Сарыгин. Но если Сарычев скорее всего происходит от прозвища Сарыч (название птицы), то Сарыбин прямо указывает на личное имя Сарыба. Это делает фамилию более «антропонимичной» — она произошла от имени, а не от названия животного или предмета.

Встречается написание Сарыбин и Сарибин — второй вариант мог возникнуть из-за акающего произношения в южных говорах, где «о» и «а» в безударной позиции не различаются. В документах XIX века, например, в метрических книгах Саратовской и Оренбургской губерний, попадаются обе формы. Сегодня носителей фамилии немного, и рассеяны они по разным регионам, но чаще всего встречаются в Татарстане, Башкортостане и Челябинской области.