Фамилия Бейсенбаева образована от казахского мужского имени Бейсенбай (встречается и фонетический вариант Бисенбай). Словообразовательная модель проста: к основе имени добавляется русский патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Бейсенбаев). Таким образом, Бейсенбаева — буквально «дочь (или жена) человека по имени Бейсенбай».

Происхождение самого имени Бейсенбай толкуют по-разному, и обе версии заслуживают внимания. Первая связывает имя с казахским словом «бейсенби» — «четверг». Так могли назвать мальчика, родившегося в этот день недели. Подобная традиция именования по дню рождения широко распространена у тюркских народов (сравните с именами Жумабай, Сенбибай). Вторая гипотеза видит в Бейсенбае вариант имени Бирсенбай, что означает «пусть Бог даст мальчика, который станет баем». Слово «бай» в древнетюркском — «хозяин, богатый, могущественный человек, господин». Выбирая такое имя, родители желали сыну богатства, независимости и покровительства Аллаха. Какая из версий вернее — вопрос открытый, но обе они вписываются в традиционную казахскую антропонимику, где имена часто несли пожелания благополучия или фиксировали обстоятельства рождения.

Фамилия Бейсенбаева — женская форма, в мужском варианте пишется Бейсенбаев. Она типична для казахской ономастики, адаптированной к русской грамматике через суффиксы -ов/-ев. Встречается преимущественно в Казахстане и среди казахской диаспоры.