Фамилия Беисенбаев — тюркская по происхождению, с прозрачной внутренней формой и характерным казахским суффиксом. Её основа — мужское имя Беисенбай, которое состоит из двух частей: Беисен и бай. Первая часть восходит к арабскому имени Бийсен (варианты — Бийсын, Беисен), которое означает «подобный луне» или «луноликий». Вторая часть — бай — в тюркских языках традиционно значит «господин», «богач», «хозяин», а в составе имён указывала на достаток, знатность или просто пожелание благополучия. Таким образом, имя Беисенбай можно перевести примерно как «богатый, как луна» или «лунный господин», хотя в бытовом употреблении это было скорее красивое, благозвучное имя, без буквального осмысления каждой части.

Суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких согласных) — русский патронимический формант, который добавили к казахскому имени при оформлении фамилии в XIX–XX веках, в период русификации документов и переписей. В казахской среде фамилии на -ев/-ов стали массово закрепляться после 1917 года, когда советская власть ввела обязательные фамилии для всех народов. До этого казахи обходились родовыми именами и отчествами без постоянного суффикса.

Фамилия Беисенбаев — нечастая. Она бытует преимущественно в Казахстане, особенно в южных и западных регионах (например, в Кызылординской, Туркестанской областях), а также среди казахской диаспоры в России и Узбекистане. Встречаются варианты написания через «и» — Биисенбаев, но основная форма закрепилась с «е» в первом слоге, что отражает местное произношение.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии в прошлом с высокой вероятностью принадлежали к скотоводческим родам, где имя Беисенбай давали мальчику как пожелание красоты и благосостояния. Никаких данных о дворянском или купеческом происхождении нет — это фамилия, типичная для крестьян-кочевников, чьи потомки позже перешли к оседлой жизни. В современных базах данных фамилия не входит в топ-1000 даже по Казахстану, что говорит о её относительной редкости.