Фамилия Шолпанбаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с самого необычного компонента: основы «Шолпан». В казахском, башкирском, татарском и других тюркских языках Шолпан — это название планеты Венера, которая видна на небе как яркая утренняя или вечерняя звезда. Соответственно, имя Шолпан в прошлом давали ребёнку как пожелание красоты, яркости, заметности или как знак, что девочка родилась на утренней заре. Неожиданность в том, что фамилия Шолпанбаев образована от женского имени, а суффикс -бай указывает на мужскую форму отчества или прозвища.

Модель образования здесь двусоставная: «Шолпан» + «бай». В тюркской ономастике компонент «бай» (в значении «богатый», «господин», «хозяин») часто присоединяли к имени, чтобы получить мужское имя или прозвище: Шолпанбай — буквально «богатый, как Венера» или «Венера-господин». Такие составные имена были распространены у казахов, киргизов, узбеков, а фамильный суффикс -ев (русская адаптация тюркского -ов/-ев) указывает на «сына Шолпанбая» или «потомка Шолпанбая». Таким образом, предок носителя фамилии, скорее всего, носил мужское имя Шолпанбай.

По географии фамилия Шолпанбаев почти наверняка имеет казахские корни. В Казахстане имена с астронимической основой (звёзды, планеты) встречаются, но реже, чем с бытовыми или религиозными мотивами. Редкость имени Шолпан в мужском варианте делает фамилию заметной: если бы предка звали просто Шолпан, фамилия звучала бы как Шолпанов, но добавление «бай» перевело имя в мужской род и закрепило за родом. В русских документах XIX — начала XX века, при фиксации казахов в метриках и переписях, такие составные имена нередко записывали целиком, а затем к ним добавляли русский патронимический суффикс.

С точки зрения социального контекста, фамилия не указывает на конкретное ремесло или сословие. Компонент «бай» в имени мог означать, что предок был зажиточным человеком, но в кочевой среде это часто было просто пожеланием или прозвищем, а не свидетельством реального богатства. Встречаются варианты написания Шолпанбаев, Шолпанбайев (с сохранением йотации), но нормативным в русской записи закрепился первый вариант.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Шолпанбаев стоит в одном ряду с Шолпановым (от женского имени без компонента «бай») и с более редкими формами вроде Шолпанбеков (где «бек» — князь, господин). Каждая из них отсылает к одному и тому же небесному образу, но по-разному оформляет мужскую линию рода.