Фамилия Бейсенбай — не русская и не славянская по происхождению. Её корни уходят в тюркскую, а точнее — в казахскую ономастику. В отличие от большинства русских фамилий, которые образуются от имени или прозвища с помощью суффикса (-ов, -ев, -ин), Бейсенбай — это цельное имя, которое стало фамилией без добавления типичных формантов. Такая модель характерна для казахской традиции: фамилии часто совпадают с личными именами, особенно после перехода на русский паспортный учёт, когда отчество или имя предка фиксировали как фамилию.

Основа фамилии — составное мужское имя Бейсенбай. Первая часть, «Бейсен», восходит к арабскому «Бейсен» (или «Байсан»), которое в тюркской среде осмысляется как «пятница» — священный день в исламе. Вторая часть, «бай», — один из самых частых компонентов в казахских именах, означает «богатый», «господин», «хозяин». В целом имя Бейсенбай можно перевести как «богатство пятницы» или «господин, рождённый в пятницу». Имена с элементом «бай» давали с пожеланием достатка и благополучия, а привязка ко дню недели указывала на обстоятельства рождения ребёнка.

Поскольку фамилия не имеет славянских суффиксов, она не склоняется по падежам в русском языке. Носители фамилии — в основном казахи, а также представители других тюркских народов (каракалпаки, ногайцы). Встречается фамилия преимущественно в Казахстане, особенно в южных и западных областях, где традиция давать имена с «бай» была особенно устойчивой. В России фамилия редка и фиксируется в основном в регионах, граничащих с Казахстаном — Астраханской, Оренбургской, Омской областях.

С точки зрения социального контекста, предки носителя фамилии Бейсенбай, скорее всего, не принадлежали к знати (султанам или торе), а были зажиточными скотоводами или уважаемыми общинниками. Имя «бай» в казахском обществе обозначало не столько аристократический титул, сколько состоятельного хозяина, имевшего скот и влияние в ауле. Фамилия не указывает на конкретное ремесло, но говорит о достатке и религиозной приверженности семьи — имя, связанное с пятницей, подчёркивает мусульманскую идентичность рода.