Фамилия Тымбай образована от имени Тымбай, диалектного варианта мужского тюркского имени Тинбай. Первая из них восходит к тюркско-татарскому слову «тин» - «равный, соответствующий; ровня, пара; приятный для души». Вторая часть ведет свое начало от древнетюркского «бай» - «хозяин, богатый, состоятельный, могущественный человек, господин».