Фамилия Байсионов с большой вероятностью представляет собой русский вариант записи казахской фамилии Байсенов. Основа у них общая — мужское имя Байсен, которое складывается из двух древнетюркских элементов. Первая часть «бай» означает «богатый, могущественный хозяин, господин». Вторая часть восходит к казахскому «сен» — «ты». В буквальном переводе имя Байсен звучит как «ты — господин», то есть это пожелание или утверждение высокого статуса.

Разница в написании — Байсионов вместо Байсенов — объясняется фонетическими особенностями. В русском языке безударный гласный «е» в середине слова часто произносится как нечто среднее между «и» и «е», и при записи фамилии в документах это колебание могло закрепиться на письме. Кроме того, суффикс -ов указывает на стандартную русскую модель образования фамилии: потомок человека по имени Байсен.

Таким образом, предки носителей фамилии Байсионов — казахи, и их родоначальника звали Байсен. Встречается фамилия в основном в регионах со смешанным русско-казахским населением, где происходила адаптация тюркских имен через русское делопроизводство.