Фамилия Шымбаев — довольно редкая и её происхождение напрямую связано с тюркскими языками. В основе лежит имя или прозвище Шымбай, которое разбирается на две части: «шым» и «бай». Слово «бай» в тюркской ономастике — один из самых частых компонентов, означающий «богач», «господин», «хозяин», «уважаемый человек». В составных именах он указывал на достаток, знатность или просто был пожеланием богатой судьбы. Первая часть «шым» сложнее. В казахском и некоторых других тюркских языках «шым» может означать «дёрн», «дёрнина» (слой земли с травой), а также «крепкий», «плотный» или даже «сырой, недоваренный» (в переносном смысле — неопытный, резкий). Маловероятно, что прозвище давали по куску дёрна. Скорее всего, «шым» здесь — вариант звучания или сокращение от более старого имени Шымырбай, где корень «шымыр» означает «ловкий», «проворный», «силач». Со временем имя могло упроститься до Шымбай.

Фамилия образована по стандартной для русской среды модели: к основе Шымбай добавили типичный русский фамильный суффикс -ев (после мягкого или йотированного звука пишется -ев, а не -ов). Такое оформление — верный признак того, что фамилия вошла в официальный русский документооборот через метрики, переписи или ревизские сказки. Носители фамилии — это, скорее всего, потомки казахов, татар или башкир, которые в XIX — начале XX века получили фамилию по имени своего предка-родоначальника. Географически фамилия Шымбаев тяготеет к регионам, где издавна живут казахи и татары: Западный Казахстан, Оренбургская, Астраханская, Челябинская области, а также юг Сибири.

В отличие от фамилий на -ов, которые в тюркской среде часто просто «обрусевали», фамилия Шымбаев сохраняет узнаваемую тюркскую основу. Интересно, что в дореволюционных записях могли встречаться варианты написания: Шимбаев, Шембаев, а также с окончанием -ин (Шымбаин) — это зависело от грамотности писаря и местных диалектных особенностей произношения. Но современная норма закрепилась именно как Шымбаев. Корень «шым» встречается и в топонимах — например, река Шымкент (откуда название города) имеет ту же этимологию, что подтверждает древность этого слова в тюркской лексике. Таким образом, предки носителей фамилии Шымбаев — люди, чей родоначальник в народе слыл либо ловким и сильным (от «шымыр»), либо просто состоятельным и уважаемым (от «бай»), а сама фамилия — типичный пример того, как тюркское имя влилось в русскую фамильную систему.