Фамилия Сундетбаев — редкий пример тюркской фамилии, образованной по русской модели с суффиксом -ев. Её основа — казахское мужское имя Сундетбай, которое состоит из двух частей: «сундет» (в тюркских языках — обрезание, мусульманский обряд) и «бай» (богатый, господин, хозяин). Имя Сундетбай в буквальном смысле означало «богатый обрезанием» или «рождённый после обряда», но на самом деле это традиционное имя-оберег: его давали мальчику, родившемуся после того, как в семье совершили обряд суннет, или же в знак того, что ребёнок — подарок за благочестие. Суффикс -бай в тюркских именах часто прибавлялся для усиления пожелания богатства и удачи, поэтому имя Сундетбай не стоит понимать буквально — это скорее «тот, кто связан с суннетом и благословен».

Фамилия Сундетбаев — типичный пример русификации казахских фамилий в XIX–XX веках. В казахской традиции у людей не было наследственных фамилий: человека называли по имени отца с приставкой -улы (сын) или -кызы (дочь). После вхождения Казахстана в состав Российской империи и особенно в советское время, при паспортизации, тюркские имена и отчества превращали в фамилии, добавляя русские суффиксы -ов/-ев. Так Сундетбай стал Сундетбаевым. Фамилия почти не встречается за пределами Казахстана и прилегающих регионов России (Оренбургская, Астраханская области), что указывает на её локальное бытование в среде казахов.

Любопытно, что в самой фамилии сохранился древний пласт тюркской антропонимии. Имя Сундетбай не было широко распространённым даже в XIX веке — его давали редко, в основном в семьях с сильным влиянием исламских традиций. Поэтому носители фамилии Сундетбаев — потомки, скорее всего, конкретного человека, которого звали Сундетбай, и фамилия не разрослась в массовую. Если искать однокоренные фамилии, то в казахской среде есть Сундетов, Сундетулы, но Сундетбаев — самая полная форма, включающая и титул «бай».