Фамилия Солтыбаев звучит необычно для русского уха, и это первый ключ к её происхождению. Она образована по русской модели патронимических фамилий — с суффиксом -ев, присоединённым к тюркскому имени. Основа здесь — личное имя Солтыбай, которое в свою очередь состоит из двух частей: «солты» и «бай».

Слово «бай» в тюркских языках означает «богач», «господин», «хозяин», часто входило в состав имён как пожелание благополучия и высокого положения. Первая часть «солты» (или «салты») — более сложная. Наиболее вероятное объяснение отсылает к тюркскому «салт» или «солт» в значении «обычай», «традиция», «уклад». В таком случае имя Солтыбай можно перевести как «богатый обычаем», «почтенный традициями» или «хранитель устоев». Менее распространённая версия связывает «солты» с диалектным вариантом имени Солтан (Султан), но это предположение слабее, так как в тюркской ономастике форма «Солтанбай» встречается отдельно и не смешивается с «Солтыбаем».

Фамилия типична для тюркоязычных народов, в первую очередь для казахов, башкир и татар. В русской среде она появилась в результате межэтнических контактов, когда русские чиновники или священники фиксировали имя по отцу: «Иван, сын Солтыбая» превращалось в «Иван Солтыбаев». Географически фамилия исторически закреплена в Оренбуржье, Западном Казахстане и Башкортостане. Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа заканчивалась на мягкий согласный или гласный — в данном случае на «й» (Солтыбай). Это грамматическая норма, которая сохранилась в фамилии как маркер её иноязычного источника.

Таким образом, предки современных Солтыбаевых были людьми, носившими имя-пожелание, связанное с уважением к родовым обычаям. Сословно это могли быть как рядовые скотоводы или земледельцы, так и представители родовой знати (баи), но точных данных о социальном статусе всех носителей фамилии нет. Сама фамилия — пример того, как русская модель именования «приняла» и сохранила тюркскую смысловую нагрузку, не исказив её.