Фамилия Уткелбаев — редкий пример тюркско-монгольского антропонимического сплава, который закрепился в русской фамильной модели. Её основа — сложное имя или прозвище «Уткелбай», где первая часть восходит к тюркскому «уткел» (вариант слова «өткел» — «переправа», «брод», а в переносном смысле — «переход», «преодоление»), а вторая — к титулу «бай» («господин», «богач», «хозяин»). Таким образом, имя Уткелбай могло означать «владелец переправы» или «тот, кто преодолевает препятствия» — прозвище, данное человеку, жившему у брода, либо обладавшему решительным характером. Суффикс «-ев» в конце указывает на то, что фамилия русифицирована по типу отчества: «сын Уткелбая».

Географически фамилия тяготеет к Казахстану и приграничным регионам России (Оренбургская, Астраханская области). В казахском языке «өткел» — распространённый топоним: так называются сёла и урочища у рек. Поэтому не исключено, что предок носителя фамилии получил прозвище по месту жительства или службы — например, как смотритель переправы. В отличие от многих тюркских фамилий с компонентом «бай», которые часто указывали на богатство, «Уткелбай» подчёркивает не столько социальный статус, сколько функциональную роль или черту характера.

В ономастике редко встречаются фамилии, где корень «уткел» не спутан с русским словом «утка». Однако здесь связь с птицей маловероятна: в тюркских языках «утка» звучит иначе (например, «үйрек» в казахском). Уткелбаев — яркий пример того, как заимствованное имя, пройдя через русскую паспортную систему XIX–XX веков, обрело привычное окончание, но сохранило исходный смысл, связанный с дорогой и преодолением.