Фамилия Удербаев — яркий пример того, как географическая привязка к конкретному региону сразу сужает круг поиска её происхождения. Она почти наверняка имеет тюркские корни и бытует преимущественно в среде башкир, татар и казахов. Основа фамилии — личное имя Удербай (варианты: Утирбай, Утербай), которое состоит из двух частей: «удер» (или «утер») и «бай». Первая часть восходит к древнетюркскому «өтүр» — «пронзающий», «острый», либо к «ут» — «огонь». В любом случае, компонент несёт значение силы, резкости или горячности. Вторая часть — «бай» — означает «богач», «хозяин», «господин». Таким образом, имя Удербай можно перевести как «острый (или огненный) богач» или «владыка, подобный огню».

Суффикс «-ев» в фамилии — типичный русский патронимический формант, который добавили к тюркскому имени при оформлении фамилии по русской модели. Это случилось, скорее всего, в XIX — начале XX века, когда у башкир и татар начали массово фиксировать фамилии по отчеству. Получается, что Удербаев — это буквально «сын Удербая». Интересно, что в некоторых башкирских говорах имя могло звучать как Үтәрбай, где «үтәр» — «пройдёт», «минует» — и тогда имя имело охранительный смысл: «пусть минует беда».

Сословно предки носителя фамилии чаще всего относились к башкирским или татарским тептярям, государственным крестьянам или служилым людям. Встречается фамилия и у казахов, но там она обычно пишется как Өдербаев или Өтірбаев. В отличие от многих русских фамилий, образованных от профессий, Удербаев ведёт свою историю от личного имени-пожелания, что типично для кочевых культур, где имя давали как оберег или характеристику.