Фамилия Бейсембаев образована от прозвища Бейсембай, которое состоит из двух частей. Первая из них восходит к казахскому мужскому имени Бейсен - «четверг». В основу прозвища лег диалектный вариант имени — Бейсем. Так называли мальчиков, рожденных в четверг. Вторая часть фамилии восходит к тюркскому нарицательному «бай», что в переводе на русский означает «князь, повелитель, начальник, руководитель, глава, хозяин, господин». Слово «бай» изначально употреблялось как древнетюркский военный термин, но с течением времени оно превратилось в антрополексему и стало активно использоваться при образовании составных имен и прозвищ. Можно предположить, что основатель фамилии был знатным, уважаемым человеком, родившимся в четверг.