Фамилия Бельжанова — женская форма, мужской вариант — Бельжанов. В её основе лежит редкое прозвище или имя Бельжан, которое, скорее всего, имеет составную тюркскую структуру: «бель» (от тюркского «знак», «метка», «пятно», «талия») и «жан» (от персидского «душа», «человек», вошедшего в тюркские языки). Первая часть могла указывать на человека с особой приметой, родинкой или шрамом, либо на того, кто жил у заметного ориентира. Вторая часть — типичный для казахских, татарских и башкирских имён компонент, придающий ласковый или почтительный оттенок. Таким образом, Бельжан — это либо «человек с отметиной», либо «душа-метка», то есть прозвище, данное по внешнему признаку.

Словообразовательная модель фамилии — патронимическая, типичная для русских фамилий тюркского происхождения. Суффикс -ов-/-ев- присоединился к основе Бельжан-, указывая на принадлежность к роду («чей?» — Бельжановы). Это говорит о том, что предок носителя фамилии носил имя или прозвище Бельжан, а его дети и потомки стали Бельжановыми. Фамилия не имеет отношения к бельгийцам или чему-то «бельгийскому», как могло бы показаться на слух — корень здесь тюркский, а не европейский.

Географически фамилия Бельжанова встречается преимущественно в регионах с тюркским населением России и Казахстана: в Оренбургской, Астраханской областях, в Татарстане, Башкортостане, а также в Западном Казахстане. Среди носителей фамилии много людей с казахскими и татарскими корнями. В дореволюционных документах фамилия могла записываться по-разному — через «и» (Бильжанов) или с двойным «н» (Бельжаннов), что связано с особенностями передачи тюркских звуков на письме.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Бельков, Бельский, Беляев) показывает, что Бельжанова стоит особняком: если Бельков и Беляев образованы от славянских корней («белый»), то Бельжанова — чистый тюркизм, который не смешивается с русской лексикой. Это редкий случай, когда фамилия сохранила исходную составную основу без русификации корня.