В 1969 году Сатыбалды Нарымбетов окончил сценарный факультет ВГИКа, а в 1984 — Высшие курсы сценаристов и режиссеров при Госкино СССР — мастерская режиссера Георгия Данелии. В 1978 году Сатыбалды Нарымбетов снял свой первый фильм «Дон Кихот моего детства». В 1994 году большой успех ждала его картина «Жизнеописание юного аккордеониста» — о жизни в послевоенном поселке в южном Казахстане — сам режиссер был родом из этих мест: он родился в поселке Ачисай Туркестанского района Чимкентской области, в котором разрабатывали свинцово-цинковое месторождение. Лента получила множество наград: приз «За человечность и доброту» на кинофестивале «Киношок», специальный приз Международной конфедерации кино Европы «За авторское кино», Специальный приз Жюри МКФ в Берлине и т.д.
В 2002 году он снял картину «Молитва Лейлы» — о жизни девушки в поселке Дегелен Семипалатинской области в 60-е годы — во время ядерных испытаний. Лента получила приз «Ника» как лучший фильм стран СНГ и Балтии.
В 2016 году вышла последняя работа режиссера — «Аманат», рассказывающая трагичную историю Ермухана Бекмаханова, который вернул стране имя Кенесары хана.