Фамилия Темербаев — редкий случай, когда тюркская основа почти не вызывает споров, а вот её оформление заставляет задуматься. Она явно восходит к мужскому имени Темербай (Темирбай). Первая часть — «темер» или «тимер» (железо) в тюркских языках, вторая — «бай» (господин, богач, хозяин). Имя Темирбай означало «крепкий, как железо», «железный богатырь» или просто «железный хозяин» — типичное имя-оберег, которое давали мальчикам, чтобы они выросли здоровыми и несгибаемыми. В разных тюркских языках (башкирском, татарском, казахском, ногайском) имя звучит как Тимербай, Демирбай или Темербай.

Внимание привлекает суффикс -ев. Казалось бы, обычный русский патронимический суффикс, но для фамилий тюркского происхождения чаще встречается -ов (Темербаев, а не Темербаев? Нет, именно -ев). Это не ошибка: если основа имени заканчивается на мягкий согласный или на -й, русская канцелярия XIX века писала -ев. Имя Темербай на слух давало мягкий звук, поэтому в документах закрепился вариант Темербаев, а не Темербаев. Именно эта кажущаяся мелочь — маркер того, что фамилия оформлялась не в глухой деревне, а при контакте с русской администрацией, скорее всего, при переписи или записи в метрические книги.

Сословно носители фамилии, скорее всего, относились к государственным или ясачным крестьянам, реже — к служилым татарам или башкирам. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что логично: имя «бай» (богач) было распространено в народной среде, а не в аристократической верхушке, где предпочитали арабские имена. Географически фамилия тяготеет к южному Уралу и Зауралью: Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области, а также к северо-западному Казахстану. Встречается она и у казанских татар, но реже.

Интересно, что при всей прозрачности основы, фамилия не получила массового распространения. Она осталась локальной, не «ушла» в крупные города в XIX веке. Это говорит о том, что предки Темербаевых вели достаточно оседлый образ жизни, не участвовали в массовых переселениях и не переходили в купеческое сословие. Фамилия — почти прямая карта расселения конкретной группы тюркского населения, где имя Темербай давали чаще, чем где-либо ещё.