Фамилия Сатбаева — женская форма мужской фамилии Сатбаев, которая образована от тюркского имени Сатбай. В основе лежит имя, состоящее из двух частей: «сат» (от глагола «сату» — продавать, торговать) и «бай» (богатый, господин, хозяин). Таким образом, Сатбай — это «торговый богач», «купец» или «тот, кто продаёт богатство». В тюркской ономастике имена с компонентом «бай» давали с пожеланием достатка и удачи в делах, а «сат» указывало либо на занятие торговлей, либо на символический «обмен» — например, ребёнка могли назвать так, чтобы «продать» болезнь или беду.

Модель образования фамилии типична для многих народов Центральной Азии и Поволжья: к имени-основе добавляется русский патронимический суффикс -ев, который в тюркской среде закрепился в XIX–XX веках при оформлении фамилий по русскому образцу. Фамилия Сатбаев, а следовательно и Сатбаева, распространена в основном среди казахов, башкир и татар. В казахской среде она особенно частотна в южных и западных регионах, где исторически были сильны торговые связи.

Есть и другая, менее вероятная версия: основа «сат» может восходить к арабскому «сат» — «покрывать, скрывать», что дало бы значение «скрытый богач» или «тайный хозяин». Но в тюркских языках этот корень почти не встречается в личных именах, поэтому основная версия с торговлей остаётся основной. Фамилия не имеет отношения к славянским корням — это чистый пример того, как тюркское именование влилось в русскую фамильную систему через суффикс.

Из-за специфики фамилии (женская форма на -а) носительница, скорее всего, происходит из семьи, где фамилия была дана отцу или деду по имени Сатбай. Встречаемость фамилии в современных базах данных невысокая, но она устойчиво фиксируется в Казахстане и среди тюркских диаспор в России.