Фамилия Сурбаев — яркий пример того, как в русской фамилии может сохраниться память о тюркском прошлом. Её основа, скорее всего, восходит к тюркскому прозвищу или имени Сурбай. Разберём эту конструкцию: корень «сур» в тюркских языках может означать «серая», «серая масть» (например, сур — серый цвет у лошадей, ср. сур айгыр — серый жеребец) или же быть вариантом слова «сур» — «вода», «река». Вторая часть «бай» — это широко распространённый у тюркских народов компонент, означающий «господин», «богач», «хозяин». Таким образом, Сурбай — это либо «серый (сивый) богач» (прозвище по масти коня или по цвету волос), либо «речной господин» (возможно, прозвище жившего у реки человека).

Суффикс «-ев» указывает на русскую модель образования фамилий от отчества или прозвища: Сурбай → сын Сурбая → Сурбаев. Это типичная патронимическая фамилия, которая закрепилась в русской среде среди крещёных татар, башкир, казахов или других тюркоязычных народов. В отличие от чисто русских фамилий на «-ов», здесь основа не славянская, что сразу выделяет её среди соседних по звучанию.

Географически фамилия Сурбаев встречается в регионах с сильным тюркским субстратом: в Поволжье (Татарстан, Башкортостан), на Урале, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречается она и у казахов, где имя Сурбай известно как мужское личное имя. Сословно носители фамилии могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми из числа татарской или башкирской знати, перешедшими на русскую службу. Интересно, что в некоторых диалектах башкирского языка слово «сур» имеет значение «узор», «орнамент», что добавляет ещё одну гипотетическую версию: Сурбай — «узорчатый господин» (мастер-узорник или человек с красивым лицом). Однако наиболее правдоподобной остаётся версия с мастью лошади — она типологически распространена в тюркской антропонимии.