Фамилия Цымбалаева — женская форма фамилии Цымбалаев, и чтобы понять её корни, нужно разобрать мужской вариант. Основа здесь — прозвище или имя Цымбалай. Первое, что приходит на ум: связь с музыкальным инструментом «цимбалы». Однако это не прямое указание на музыканта. В южнорусских и украинских говорах «цимбалить» означало не только играть на цимбалах, но и «болтать, звонить языком», а «цимбала» — пустомеля, болтун. Прозвище Цымбалай могли дать человеку говорливому, шумному или, наоборот, тому, кто любил перебирать струны.

Но есть и другая, более вероятная версия. Фамилия имеет тюркское происхождение. В тюркских языках корень «цымба» или «чимба» мог означать «жирный», «толстый» или «крепкий». Суффикс -ай характерен для тюркских личных имён и прозвищ (сравните: Батай, Кудай, Толмай). Таким образом, Цымбалай — это тюркское прозвище, которое давали упитанному, дородному человеку. Такие прозвища были распространены среди народов Поволжья и Северного Кавказа, и фамилия Цымбалаева встречается преимущественно в регионах с тюркским населением — в Осетии, Ингушетии, Чечне, а также в казачьих областях, где смешались славянские и тюркские элементы.

Суффикс -ев (а не -ов) в фамилии Цымбалаев указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «й». В русской ономастике это стандартная модель: от имени Цымбалай (с конечным -ай) образовалось притяжательное прилагательное «Цымбалаев сын», то есть сын Цымбалая. Фамилия, скорее всего, закрепилась в среде служилых людей или казачества, где тюркские прозвища не были редкостью. Версия о происхождении от болтуна-цимбалиста менее убедительна: инструментальные прозвища обычно давали профессиональным музыкантам, и фамилия тогда звучала бы как Цимбалист или Цимбальников, а не через тюркский суффикс -ай.

Таким образом, Цымбалаева — фамилия, скорее всего, тюркского происхождения, означающая «принадлежащая потомку крепыша или дородного человека». Встречается она нечасто, и её носительницы могут проследить свои корни к южным рубежам России, где веками перемешивались славянские и степные народы.