Фамилия Сатыбеков — типичный пример фамилии тюркского происхождения, образованной по русской модели. Её основа — мужское личное имя Сатыбек, которое в тюркских языках (прежде всего казахском, киргизском, каракалпакском) складывается из двух компонентов: саты и бек. «Саты» восходит к глаголу со значением «продавать» или «покупать», но в составе имени оно обретает иной смысл. В ономастике имя Сатыбек трактуют как «купленный бек» или «проданный бек». Подобные имена давали в семьях, где дети умирали в младенчестве: считалось, что если ребёнка символически «продать» (то есть отдать на воспитание или назвать «купленным»), злые духи потеряют к нему интерес и не заберут его. Второй корень, «бек» (или «бий»), означает «господин», «князь», «правитель». Таким образом, имя Сатыбек — обережное, с пожеланием выжить и вырасти достойным человеком.

Суффикс -ов указывает на то, что фамилию русифицировали в XIX–XX веках, когда при переписях и в документах к тюркским именам добавляли русские патронимические окончания. Сатыбеков буквально значит «потомок Сатыбека». Фамилия распространена среди казахов, киргизов и других народов Центральной Азии, особенно в южных регионах Казахстана и в Киргизии. В русском написании возможны варианты с буквой «е» после «к» — Сатыбеков, хотя в оригинале имя произносится твёрже.

Редкая деталь: в отличие от многих тюркских фамилий на -ов, которые образованы от прозвищ или профессий, Сатыбеков почти всегда восходит именно к личному имени, а не к роду занятий. Это значит, что предки носителя фамилии не обязательно были беками или знатными людьми — имя давали как оберег, и оно не отражало социальный статус. Встречается и вариант Сатыбеков с ударением на второй слог (Саты́беков), что характерно для казахской произносительной нормы, но в русской речи ударение чаще ставят на третий слог — Сатыбе́ков.

Сравнение с однокоренными фамилиями: Сатыбаев, Сатыбалдиев, Сатыбанов — все они построены от имён с тем же корнем саты, но с разными вторыми частями. Сатыбеков выделяется тем, что вторая часть — «бек» — указывает на более древний пласт имён, популярных в кочевой знати.