Фамилия Бестембек — одна из тех, что сразу выдают своё происхождение: это классическая тюркская составная фамилия, в основе которой лежит мужское личное имя. Если разобрать её на части, получится «бес» и «тембек». Первая часть, «бес», в тюркских языках означает «пять». Вторая часть, «тембек», восходит к имени Темирбек (Тимербек), где «темир/тимер» — железо, а «бек» — князь, господин, предводитель. Таким образом, имя Бестембек в исходном значении — «пять Темирбеков» или «пятеро князей», что звучит как сложносоставное имя-пожелание. В тюркской ономастике встречаются имена с числительными: например, Бишкек («пять кеков/господ»), Бештам, Бешбай. Число пять здесь могло символизировать множество, полноту или защиту от сглаза — дать имя «Пять господ» значило пожелать ребёнку силы, равной силе нескольких предводителей.

Фамилия образована напрямую от этого имени без дополнительного русского суффикса — это так называемая «неоформленная» фамилия, характерная для тюркоязычных народов (казахов, киргизов, татар, башкир). В русской среде такие фамилии обычно не получали окончаний -ов или -ев, а оставались в исходной форме. Это указывает на то, что носители фамилии, скорее всего, происходят из среды, где документы и метрики велись на русском языке, но фамилию записали так, как она звучала в родном языке — без русификации.

Географически фамилия Бестембек почти наверняка привязана к Казахстану, Киргизии или южным регионам России (Оренбуржье, Астраханская область), где исторически жили казахи и ногайцы. Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её локальном характере: возможно, она пошла от одного родоначальника в конкретном роду или ауле. В отличие от массовых фамилий вроде Ахметов или Ибрагимов, Бестембек не получила широкого распространения, потому что исходное имя само по себе редкое — сочетание «пять» с «беком» встречается реже, чем просто «Темирбек» или «Бекбол».

Сословного вывода по этой фамилии сделать почти нельзя: носители могли быть и кочевниками-скотоводами, и оседлыми земледельцами, и представителями знати. Суффикс «-бек» в имени часто указывал на принадлежность к родовой аристократии, но в фамилию он перешёл уже в составе личного имени, так что прямого указания на дворянство здесь нет. Единственное, что можно сказать с уверенностью: предок носителя фамилии вряд ли был крепостным в центральной России — фамилия явно невеликорусская и попала в русские документы через контакты с тюркскими народами.