Фамилия Байсупова — женская форма фамилии Байсупов, и её происхождение уходит корнями в тюркские языки. Основа фамилии — сложное имя или прозвище Байсуп, которое состоит из двух частей: «бай» (богатый, господин, хозяин) и «суп» — искажённое или диалектное произношение арабского имени Юсуп (Юсуф, Иосиф). Таким образом, Байсуп буквально означает «богатый Юсуп» или «господин Юсуп». Такая модель словообразования — соединение титула «бай» с личным именем — типична для тюркских народов (татар, башкир, казахов, ногайцев) и указывает на уважительное отношение к носителю имени.

Суффикс -ов (в женском роде -ова) — стандартный русский патронимический формант, который присоединяли к тюркским основам при оформлении фамилий в документах Российской империи. Это произошло в основном в XIX — начале XX века, когда у оседлых тюркских народов (особенно у татар и башкир) начали массово фиксировать фамилии по русскому образцу. До этого люди чаще обходились именем и отчеством, а прозвище Байсуп могло передаваться как родовое имя без суффикса.

Встречаются варианты написания Байсупов/Байсупова, реже — Байсуфов, что связано с оглушением согласного в конце основы. Географически фамилия распространена в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди казахской диаспоры. Стоит отметить, что вторая часть «суп» иногда ошибочно сближается с русским словом «суп» (еда), но это случайное созвучие — корень здесь исключительно антропонимический, арабского происхождения.

Сословно предки Байсуповых скорее всего были крестьянами или мещанами из числа татар-мусульман, но не исключено, что «бай» в прозвище мог указывать на зажиточность рода до закрепощения или на принадлежность к купечеству. Точных данных о дворянском происхождении этой фамилии нет — она не входит в родословные книги российского дворянства.