Фамилия Утельбаева — женская форма казахской фамилии Утельбаев. Её основа восходит к тюркскому имени или прозвищу Утельбай, которое представляет собой сложносоставное слово. Первая часть, «утель», вероятно, связана с казахским словом «өтел» — «отплата», «возмещение», «исполнение долга», или с глаголом «өтеу» — «отдавать долг», «компенсировать». Вторая часть, «бай», — распространённый компонент в тюркской ономастике, означающий «богач», «хозяин», «господин». Таким образом, имя Утельбай можно истолковать как «богатый (или господин) исполнением долга» или «тот, кто возвращает долг», что могло быть характеристикой честного и обязательного человека.

Суффикс «-ев/-ова» указывает на принадлежность: Утельбаев буквально означает «из рода Утельбая». Эта модель образования фамилий характерна для многих народов бывшей Российской империи, в том числе для казахов, особенно в XX веке, когда фамилии стали фиксироваться в документах по русскому образцу. До этого у казахов было принято трёхчленное имя: личное имя, имя отца и родовое имя (ру). Фамилия Утельбаев закрепилась как родовой признак, идущий от предка с именем Утельбай.

Географически фамилия распространена в Казахстане, особенно в западных и южных регионах, а также среди казахской диаспоры в России. Встречается и написание через «и» — Утельбаива, но оно ошибочно и не соответствует правилам русской орфографии при передаче казахских окончаний.

По социальному контексту носители фамилии Утельбаев — потомки скотоводов или земледельцев, поскольку «бай» в имени указывает на зажиточность, но не обязательно на аристократическое происхождение. В советское время фамилия нередко ассоциировалась с людьми рабочих и крестьянских профессий. В целом, фамилия не имеет дворянских корней и не встречается в дореволюционных родословных книгах, а её история — это история адаптации казахской антропонимии к русской паспортной системе.