Фамилия Бесембекова — женская форма, мужской вариант — Бесембеков. В основе фамилии лежит мужское имя Бесембек, которое представляет собой типичную для тюркских языков двухкомпонентную конструкцию: «бес» (пять, а в переносном смысле — изобилие, полнота) и «бек» (князь, господин, правитель). Таким образом, имя Бесембек можно перевести как «полный господин» или «изобильный князь» — имя-пожелание богатства и могущества.

Словообразовательная модель фамилии проста и прозрачна: к основе Бесембек прибавлен русский патронимический суффикс -ов, который указывает на принадлежность к роду («сын Бесембека»). Окончание -а — стандартный показатель женского рода. Такая модель характерна для фамилий, возникших в среде, где русская административная система оформляла тюркские имена по своему образцу. Чаще всего это происходило в XIX — начале XX века при переписях и записи в метрические книги.

Географически фамилия Бесембекова наиболее вероятна среди народов, говорящих на кыпчакских языках: казахов, ногайцев, каракалпаков, отчасти башкир и татар. Компонент «бек» в именах особенно распространён у казахов и ногайцев. Встречаемость фамилии в российских базах данных невысока, что указывает на её локальный характер — скорее всего, она привязана к конкретному роду или аулу.

Любопытная деталь: в отличие от многих фамилий на -беков (Абдулбеков, Бекмурзаев), здесь первый компонент «бес» не является арабским или персидским заимствованием, а исконно тюркский. Это делает фамилию Бесембекова более архаичной по звучанию, чем, скажем, Абдулбеков, где «абдул» — арабское «слуга». Так что предки носителя фамилии, вероятно, принадлежали к тюркской среде, где сохранялась доисламская традиция именования с числительными в значении «полнота» или «достаток».