Фамилия Бейсембина — яркий пример того, как русская словообразовательная модель наложилась на тюркское личное имя. Основа здесь — мужское имя Бейсембай, широко распространённое у казахов и других тюркских народов. Оно составное: «бей» (князь, господин, богатый и влиятельный человек) и «сембай» — вариант имени Сембай, которое, в свою очередь, восходит к арабскому «самбай» (пятница) или «сам» (небо, высота). В целом имя Бейсембай можно перевести как «богатый, как сембай» или «князь пятницы» — в зависимости от конкретного диалекта и традиции.

Фамилия образована по русскому патронимическому типу: к основе Бейсемб(а) добавили суффикс -ин, который указывает на принадлежность («чей?» — Бейсембин). Затем, при передаче в документах, к мужской форме добавили окончание -а, чтобы получить женский вариант — Бейсембина. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде, где русская администрация фиксировала имена кочевых народов: мужчина записывался как Бейсембин, его дочь или жена — как Бейсембина.

Географически фамилия почти наверняка привязана к Казахстану, особенно к западным и северным регионам, где имя Бейсембай встречалось особенно часто. Встречается она и у других тюркских народов (например, у башкир или ногайцев), но казахские корни — самые вероятные. Предки носителей фамилии, скорее всего, были скотоводами или земледельцами, а само имя Бейсембай давали в честь деда или уважаемого старейшины.

Интересная деталь: фамилия Бейсембина — одна из тех, где окончание -а не меняет корня, в отличие от фамилий вроде «Кузьмин — Кузьмина». Здесь ударение, как правило, падает на второй слог: Бейсéмбина, что тоже выдает её тюркское происхождение — в русских фамилиях с суффиксом -ин ударение чаще на корне.