Фамилия Зембаева — яркий пример, как по суффиксу можно точно определить географию и этническое происхождение рода. Вопреки ожиданию, это не русская фамилия, а тюркская, а точнее — казахская или башкирская. Форма на -ев (а не -ов) указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или на «й». В русской традиции при оформлении тюркских фамилий часто использовали суффикс -ев, который «приклеивали» к местному имени или прозвищу. В самой же казахской среде фамилия звучала бы как Зембай или Зембайулы.

Основа фамилии — мужское имя Зембай. Оно составное, типичное для кочевых народов. Первая часть «зем» (иногда «жем») восходит к казахскому «жем» — «корм», «еда», «приманка». В переносном смысле это могло означать «лакомый кусок», «сладкий», «привлекательный». Вторая часть «бай» — один из самых распространённых компонентов в тюркской антропонимии, означает «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Зембай дословно переводится как «богатый кормом» или «сладкий богач». Вероятно, так называли ребёнка, желая ему сытой и зажиточной жизни, или же давали имя-оберег, чтобы задобрить духов.

С точки зрения социального статуса, носители фамилии Зембаева в дореволюционной России относились к «инородцам» — податному сословию кочевников. Они не были крепостными, платили ясак и жили родовыми общинами. Фамилия закрепилась в документах, скорее всего, в XIX веке, когда Российская империя начала массово учитывать и «окрестьянивать» кочевое население, давая им фамилии по имени отца. Поэтому предок-основатель Зембаева — это конкретный человек по имени Зембай, живший примерно в конце XVIII — начале XIX века.

Интересно, что фамилия Зембаева распространена не только в Казахстане, но и в Башкортостане, а также среди татар. У башкир и татар имя Зембай могло иметь несколько иной оттенок: «зем» там иногда связывают со словом «зима» (через диалекты), но версия с «жем» (корм) остаётся основной. Встречаются и однокоренные фамилии — Зембаев, Зембай, Зембайулы. Все они ведут к одному корню, и их носители, скорее всего, являются потомками одного рода, разошедшегося по разным регионам Урала и Казахстана.