Фамилия Байдуйсенов — редкий случай, когда географическая привязка и разбор корня не дают однозначного ответа, зато модель образования указывает на конкретный этнический источник. Фамилия явно происходит из тюркской языковой среды, скорее всего, из казахской или башкирской, и построена по русской патронимической схеме с суффиксом -ов. Основа — личное имя Байдуйсен (или Байдусен), которое, в свою очередь, составное.

Первая часть — «бай» (тюрк. «богатый», «господин», «хозяин»), широко распространённый компонент в именах и титулах. Вторая часть — «дуйсен» (или «дүйсен») в казахском языке означает «понедельник». Имя Байдуйсен, таким образом, могло означать «богатый (счастливый) понедельник» или «рождённый в понедельник». В тюркской традиции давать имена по дню недели — обычное дело, например, Жумабай (от «жұма» — пятница). Поэтому версия с календарным значением выглядит наиболее правдоподобной.

Суффикс -ов указывает на то, что фамилия русифицирована: её зафиксировали в документах на русском языке, прибавив стандартное окончание для обозначения принадлежности («сын Байдуйсена»). В исконной казахской форме она звучала бы как Байдуйсенұлы. Встречается также вариант написания Байдусенов — без «й» в середине, что может быть следствием упрощения при записи или диалектного произношения.

Носители фамилии сегодня сосредоточены в Казахстане и в приграничных регионах России (Оренбургская, Астраханская области). Поскольку имя Байдуйсен не было аристократическим титулом, а скорее бытовым прозвищем-именем, предки человека с такой фамилией были, вероятно, простыми скотоводами или земледельцами. В сословном плане фамилия не даёт оснований для вывода о дворянстве — это типичная крестьянская или казачья фамилия, возникшая в XIX — начале XX века при массовом учёте населения.