Фамилия Берсембаев — один из примеров, где за привычным русским суффиксом -ев скрывается тюркская основа. Если смотреть на структуру, то фамилия образована по русской патронимической модели (суффикс принадлежности -ев) от имени или прозвища Берсембай. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде крещёных татар, башкир или казахов, которые в XIX веке получали русские окончания фамилий при переходе в оседлость или при записи в метрические книги.

Корень Берсем- восходит к тюркскому личному имени. Вероятнее всего, это сложное имя из двух частей: «бер» (один, единый, дающий) и «сем» (жир, сало, достаток, а в переносном смысле — сытость, благополучие). В таком случае Берсембай означает «дающий достаток» или «единственный кормилец». Вторая часть -бай — традиционный тюркский титул «богач, хозяин», который часто присоединяли к именам как пожелание благосостояния. Имя Берсембай встречается у башкир и татар, реже — в казахской среде.

Интересная деталь: фамилия сохранила архаичный вариант произношения, где «бер» не превратилось в «бир» (как в большинстве тюркских языков). Это может указывать на регион бытования — северо-западный диалект башкирского языка или язык казанских татар, где старый звук «е» в первом слоге держался дольше. В советских паспортных столах буква «е» так и закрепилась, хотя по нормам современного татарского языка правильнее было бы «Бирсембаев».

Географически фамилия тяготеет к Оренбургской области, Башкортостану и Татарстану. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — вероятно, от одного родоначальника в конкретном ауле или деревне. Сословно носители фамилии, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами (не крепостными), так как в южноуральском регионе массового закрепощения тюркского населения не было.

Прямых аналогов с тем же корнем, но разными суффиксами, почти нет: Берсембаев стоит особняком. Фамилии Берсембаев, Берсенеев и Берсенев звучат похоже, но у них разная этимология: Берсенев происходит от русского прозвища Берсень (от «берсень» — вид смородины, или от татарского «берсен» — дай-ка ты). Берсембаев же — чисто тюркское составное имя, и путать их не стоит.