Фамилия Сырлыбаева образована от мужского имени Сырлыбай, которое до сих пор встречается у казахов, башкир и татар. В основе лежат два тюркских компонента: «сырлы» — «тайный, скрытный, загадочный» (от «сыр» — «тайна, секрет») и «бай» — «богатый, господин, хозяин». В буквальном смысле Сырлыбай означает «богатый тайной» или «обладающий скрытым знанием». Имя давали с пожеланием, чтобы человек был мудрым, проницательным, видел то, что скрыто от других.

По модели образования это типичная патронимическая фамилия: к основе Сырлыбай добавили русский суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного), а женское окончание -а указывает на принадлежность к роду. Строго говоря, Сырлыбаева — это «дочь или жена Сырлыбая». В русской традиции закрепилась форма на -ева, а не на -ин, потому что основа заканчивается на й.

Географически фамилия распространена преимущественно в Казахстане, а также среди башкирского и татарского населения России. Встречается в Оренбургской, Челябинской областях и в Башкортостане. У башкир, например, имя Сырлыбай фиксируется в документах XVIII–XIX веков, и носители его были в основном из числа рядовых скотоводов или воинов, а не знати. В казахской среде имя старше: его давали мальчикам в родах, ценивших хитрость и смекалку.

Стоит заметить, что корень «сыр» в тюркских языках многозначен. Помимо «тайны», он может означать «рисунок, узор» (отсюда, например, «сырлы» — «расписной, узорчатый»). Поэтому существует и другая, менее вероятная версия: Сырлыбай — «богатый узорами», то есть человек, чья одежда или утварь украшена орнаментом. Однако в антропонимике предпочтительнее связь с внутренним качеством, а не с внешним признаком.

В отличие от многих русских фамилий, которые со временем потеряли связь с исходным прозвищем, Сырлыбаева сохраняет прозрачную этимологию для носителей тюркских языков. Для русского уха она звучит экзотично, но её словообразовательная схема — типичная для адаптации восточных имён в имперской России.