Фамилия Байгуисов — один из тех случаев, когда сразу видна её тюркская основа, но точное значение приходится реконструировать через несколько слоёв языка. В отличие от многих фамилий на -ов, образованных от полных крестильных имён, эта фамилия скорее всего ведёт происхождение от сложного прозвища или доисламского имени, бытовавшего у башкир, татар или казахов.

Разбор идёт от корня. Первая часть, «бай», в тюркских языках означает «богатый», «господин», «хозяин». Это очень распространённый компонент в именах и прозвищах (Байрам, Байбулат, Байназаров). Вторая часть — «гуис» — менее прозрачна. Наиболее вероятная версия: это искажённое или диалектное произношение от «гыйс» или «гус», восходящего к арабскому имени «Гыйса» (Иисус в исламской традиции, пророк Иса). В тюркской среде имя Иса нередко произносили как «Гыйса» или «Гис», и при добавлении «бай» получалось имя-пожелание «Байгуис» — «богатый (как) Иса» или «господин Иса». Такая модель образования (соединение «бай» с именем пророка или святого) встречается у тюркских народов, особенно в Башкортостане и у казанских татар.

Суффикс -ов указывает на русскую адаптацию фамилии, которая произошла, скорее всего, в XIX — начале XX века, когда тюркские фамилии массово русифицировали при записи в метрические книги. Первоначальная форма была Байгуис (или Байгусов, если «с» перешло в твёрдый вариант), а окончание -ов добавили по образцу русских фамилий для обозначения принадлежности: «сын Байгуиса».

Есть и альтернативная, менее правдоподобная версия — от казахского «байғыз» (вид сокола, хищная птица). В этом случае Байгуисов могло быть прозвищем охотника или человека, похожего на эту птицу. Но против этой версии говорит то, что в тюркских языках слово «байғыз» обычно не даёт такой огласовки (с «у» вместо «ы»), и фамилия Байгысов встречается отдельно, реже, чем Байгуисов.

Географически фамилия Байгуисов редкая и почти не встречается за пределами Оренбургской области, Башкортостана и прилегающих районов Татарстана. Это указывает на локальное бытование — возможно, родословная одного конкретного рода. В дореволюционных списках фамилия не фиксируется среди дворян или купцов, что говорит о крестьянском или казачьем происхождении носителей. Скорее всего, предки Байгуисовых были башкирами-вотчинниками или тептярами, которые несли службу на границе или занимались скотоводством, а фамилию получили уже после отмены сословных ограничений.