Фамилия Умербаев — яркий пример тюркской антропонимической модели, где личное имя послужило основой для фамилии, а русский патронимический суффикс -ев оформил её по образцу, привычному для документов Российской империи. Корень здесь — мужское имя Умербай, широко распространённое у башкир, татар, казахов и других тюркских народов. Оно составное: первая часть «Умер» (араб. عمر — «жизнь», «долголетие») восходит к имени Умар (Омар), вторая — «бай» (тюрк. «богач», «хозяин», «господин»). В сумме имя Умербай можно перевести как «богатый жизнью» или «долгоживущий господин» — типичное пожелательное имя, которое давали ребёнку в надежде на долгую и благополучную судьбу.

В отличие от многих фамилий на -ов/-ев, которые в русской среде образовывались от имён и прозвищ, Умербаев сохраняет почти прозрачную внутреннюю форму: носитель фамилии — потомок человека по имени Умербай. Суффикс -ев (а не -ов) появился из-за мягкого звука [й] на конце основы: Умербай → Умербаев. Такая же закономерность видна в фамилиях Карабаев, Тугузбаев, Мамлеев. В среде самих тюркских народов фамилия могла записываться и как Умербайулы (казахский вариант «сын Умербая»), но в российских метриках и ревизских сказках закрепилась именно русифицированная форма.

Географически фамилия Умербаев наиболее плотно представлена в Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди казахского населения Западного Казахстана. Это указывает на то, что предки современных Умербаевых, скорее всего, относились к башкирским или казахским родам, кочевавшим в степях Южного Урала и Приуралья. В сословном плане это могли быть как рядовые скотоводы, так и представители родовой знати — баи, чьё положение отражалось в имени-прозвище.

Интересно, что фамилия Умербаев нередко соседствует с однокоренной Умарбаев, где первая часть сохранена в более арабизированной форме «Умар». Разница в написании — результат адаптации арабского имени через разные диалекты и канцелярские традиции. Оба варианта восходят к одному корню, и их носители могут быть потомками одного рода, разошедшегося в разные волости при фиксации фамилий в XIX — начале XX века.