Фамилия Яхимбаева образована от мужского имени Яхимбай — а это, в свою очередь, составное тюркское имя. Первая часть, «Яхим», восходит к арабскому «Яхья» (библейский Иоанн Креститель в исламской традиции, пророк Яхья). Вторая часть, «бай», в тюркских языках означает «господин», «богач», «хозяин». Таким образом, имя Яхимбай буквально переводится как «господин Яхья» или «богатый, как Яхья», что в мусульманской среде было пожелательным именем — родители надеялись, что сын унаследует благочестие и уважение пророка.

Фамилия заканчивается на суффикс -ев, который в русской традиции присоединялся к тюркским основам при оформлении фамилий. Это типичная модель для народов Поволжья и Приуралья: татар, башкир, казахов. Окончание -а указывает на женскую форму (Яхимбаева — жена или дочь Яхимбая), но в современном употреблении это просто фамилия, передающаяся по наследству и не меняющаяся по полу.

Географически фамилия чаще всего встречается в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане. Это указывает на то, что предки носителей фамилии были, скорее всего, башкирами или татарами, жившими в зоне активного взаимодействия кочевой и оседлой культур. Имя Яхимбай не было широко распространено, поэтому фамилия остаётся относительно редкой — её носители, вероятно, восходят к одному или нескольким родственным кланам, а не к разрозненным семьям.

По социальному происхождению предки Яхимбаевых — это, вероятно, незнатные скотоводы или крестьяне, так как в составных именах с «бай» у тюркских народов часто отражался не реальный достаток, а пожелание или прозвище. В отличие от фамилий знати на -ский, эта фамилия не имеет связи с поместьями или дворянскими титулами — она бытовая, семейная, и её основа лежит в личном имени, данном при рождении.