Фамилия Цымбалей — редкий случай, когда географический акцент в суффиксе почти наверняка перевешивает содержание корня. В русской ономастике модель на -ей характерна для западнорусских и украинских земель, особенно для фамилий, оформленных как притяжательные прилагательные от прозвищ на -ай, -ей. Проще говоря, Цымбалей — это «чей?» — Цымбалев, но в местном говоре окончание сместилось. Такая форма встречается в пограничье Смоленщины, Брянщины и восточной Беларуси, где фамилии на -ей (Павлючей, Кузьмей) фиксировали как «окающие», так и «акающие» диалекты.

Корень же — цымбал(ы) — отсылает к музыкальному инструменту цимбалы. Прозвище Цымбала или Цымбал могли дать по двум линиям. Первая, самая прямая: музыканту, игравшему на цимбалах, или мастеру, делавшему такие инструменты. В украинских и белорусских сёлах цимбалы были обычным народным инструментом, так что такое прозвище не редкость. Вторая версия — переносное: «цымбалы» в некоторых говорах означали болтуна, пустомелю, человека, который «бренчит» языком без умолку. Оба варианта правдоподобны, но музыкальное происхождение для фамилий с таким корнем основное — оно закреплено в словаре украинских фамилий Ю. Редько.

Форма Цымбалей, а не Цымбалов или Цымбалин, сужает ареал: если бы фамилия возникла в центральной России, она получила бы суффикс -ов. Здесь же мы видим типично западнорусский или украинский патроним. Встречается и вариант Цымбалюк (с уменьшительным суффиксом), но Цымбалей — именно форма родительного падежа множественного числа, застывшая в роли фамилии: «из рода Цымбалей», то есть потомок Цымбала. Носители этой фамилии сегодня рассеяны по России и Украине, но историческое ядро — регионы, где бытовало слово «цымбалы» в его прямом значении.

Таким образом, фамилия Цымбалей не загадочна: она указывает на предка-музыканта или мастера, а её необычное окончание — честный маркер диалекта, сохранившийся в фамилии.