Фамилия Уркимбаев — довольно редкая, и её разбор требует обращения к тюркским языкам, в первую очередь к казахскому и башкирскому. В основе лежит мужское имя Уркимбай (варианты: Уркимабай, Уркембай), которое образовано от двух частей.

Первая часть — «урким» или «уркем». В тюркских языках (особенно в казахском) слово «үркім» имеет значение «пугливый», «боязливый», «сторонящийся». Это могло быть не обидным прозвищем, а именем-оберегом: считалось, что если назвать ребёнка «пугливым», то злые духи и сглаз будут его обходить стороной, потому что он и так всего боится. Вторая часть — «бай» (от тюркского «baj») означает «богатый», «господин», «хозяин». Этот компонент был чрезвычайно популярен в составных именах у казахов, башкир, татар и других народов, часто не указывая на реальное богатство, а выступая как пожелание благополучия.

Таким образом, имя Уркимбай можно перевести как «богатый (как) пугливый» или, по смыслу оберега, «пусть богатство будет у того, кто не бросается в глаза». Фамилия образована по стандартной для тюркских народов русской модели: к основе имени добавили суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого или шипящего звука). Уркимбай + ев = Уркимбаев, то есть «сын Уркимбая». Суффикс указывает на патронимическое происхождение, типичное для фамилий, которые фиксировались в метрических книгах и документах Российской империи в XIX веке.

Географически фамилия наиболее характерна для Оренбургской области и Башкортостана, а также встречается среди казахов Западного Казахстана. Встречаемость очень низкая, что говорит о локальном происхождении от одного или нескольких родовых гнёзд. Интересно, что в некоторых диалектах башкирского языка слово «уркем» могло означать не только «пугливый», но и «робкий» в положительном смысле — скромный, неконфликтный человек. Поэтому версия о характере предка как о тихом и степенном человеке не менее правдоподобна, чем обереговая.

Других версий, например, от арабского корня, не существует: имя чисто тюркское, без исламского пласта. Сословно носители фамилии в подавляющем большинстве были государственными или ясачными крестьянами, реже — представителями башкирского или казахского старшинства, но точных данных о дворянстве нет. Фамилия не склоняется по падежам в мужском роде (Иван Уркимбаев), а женская форма остаётся неизменной (Айгуль Уркимбаев).