Фамилия Токтарбай — редкий случай в русском ономастиконе: она не славянская, а тюркская, причём в основе лежит не прозвище или ремесло, а полноценное личное имя. Это не суффиксальное образование типа -ов или -ин, а прямая фиксация антропонима в качестве наследственного родового имени. Поэтому разбирать её нужно не по модели «сын такого-то», а по значению исходного имени.

Имя Токтарбай состоит из двух частей. Первая — «Токтар» — восходит к тюркскому глаголу со значением «стоять», «останавливаться», «удерживаться». В переносном смысле это могло означать «стойкий», «устойчивый», «непоколебимый». Вторая часть — «бай» — классический тюркский титул, обозначающий богатого, знатного человека, хозяина, господина. В составе имён «бай» часто играл роль усилителя или пожелания: «богатый стойкостью», «крепкий господин». Таким образом, имя Токтарбай можно перевести как «стойкий богач» или «крепкий хозяин».

С точки зрения географии, фамилия Токтарбай почти наверняка имеет казахские корни. В казахской антропонимике имена с компонентом «бай» чрезвычайно распространены, а имя Токтар (или Токта) встречается у казахов, киргизов и отчасти у татар. Русский паспортный вариант фамилии — Токтарбай — мог появиться при записи в советских документах, когда отчество или фамилию давали по отцу без добавления славянских суффиксов. В отличие от русских фамилий, где основа теряет окончание и обрастает суффиксом, здесь имя сохранилось целиком.

Социальный контекст тоже показателен. «Бай» в имени указывает на то, что предок носителя фамилии, вероятно, принадлежал к зажиточной или уважаемой среде — не обязательно к высшей знати, но к крепким хозяевам, аксакалам, людям с весом в ауле. В дореволюционной казахской степи имя Токтарбай могли дать мальчику, чтобы подчеркнуть пожелание стойкости и хозяйского достатка. Фамилия же закрепилась уже в XX веке, когда советская власть фиксировала родовые имена в документах.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Токтарбай стоит в одном ряду с Токтаровым, Токтаевым, Байтоковым — все они образованы от тех же корней, но с разной морфологией. Токтарбай — архаичная форма, сохранившая имя без изменений, что редко встречается в русскоязычной среде и выдаёт прямое заимствование из тюркской традиции.