Фамилия Ыбраев — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор начинается не с корня, а с первой буквы. «Ы» в начале слова — явный маркер тюркского происхождения. В русском языке этот звук исконно не встречается в начале, а в тюркских языках, особенно в казахском, киргизском, башкирском, «ы» — обычная гласная. Поэтому фамилию Ыбраев уверенно относят к тюркской, скорее всего казахской, среде. Она образована по модели, типичной для русификации: к тюркскому имени или прозвищу добавили русский патронимический суффикс -ев, который встал после основы, оканчивающейся на согласный.

Основа фамилии — имя Ыбрай. Это один из вариантов имени Ибрагим (арабское «отец народов»), адаптированный в тюркской фонетике. В казахском и киргизском языках имя Ибрагим часто звучит как Ыбырай или Ыбрай, с закономерным переходом начального «и» в более твердое «ы» и выпадением слога. Таким образом, Ыбраев буквально означает «потомок (сын) Ыбрая». Фамилия фиксирует имя предка по мужской линии, что характерно для русских фамилий, образованных от крестильных или бытовых имён.

Географически фамилия Ыбраев преимущественно встречается в Казахстане и среди казахской диаспоры. В России она редка и локализована в регионах с историческим присутствием тюркских народов: Оренбургская, Астраханская области, Башкортостан. Встречаются и написания через «И» — Ибраев, что отражает попытку адаптации к русской орфографии. Форма с «Ы» — более архаичная и точная с точки зрения исходного произношения.

С точки зрения социальной истории, носители фамилии Ыбраев — это потомки людей, носивших имя Ыбрай. Среди них могли быть и скотоводы, и воины, и ремесленники — фамилия не указывает на сословие или род занятий, а только на имя родоначальника. В советское время, при массовой паспортизации, фамилия закрепилась в документах именно в таком виде. Споров о происхождении корня практически нет: лингвисты единодушно возводят его к Ибрагиму через тюркское посредничество, и альтернативные версии (например, связь с древнетюркским словом «ыбра» — «знак», «метка») считаются маловероятными из-за отсутствия подтверждений в антропонимии.