Фамилия Билсагаева — редкий случай, когда географический адрес почти наверняка известен, а вот с корнем всё сложнее. Она явно кавказского происхождения, и скорее всего — чеченского или ингушского. На это указывает характерный суффикс -аев, который в русской передаче закрепился за многими вайнахскими фамилиями (аналогично: Дадаев, Татаев, Алханов). В исходном виде фамилия звучала бы как Билсагаев (без конечного -а, которое появилось уже в русском паспорте как показатель женского рода).

Основа «Билсаг» (Билсагӏа) — это, по всей видимости, личное имя или прозвище. В чеченском языке есть слово «билса» — «вечер», а суффикс -гӏа может указывать на принадлежность или характерный признак. Тогда «Билсагӏа» — это «вечерний», «тот, кто приходит вечером» или «рождённый вечером». Такие прозвища по времени суток давали нередко: человека могли назвать по обстоятельствам его рождения. Вторая версия — связь с арабским именем Билял (через чеченскую огласовку), но она менее вероятна, так как переход «л» в «лс» для чеченского нехарактерен.

В русских дореволюционных документах фамилия могла записываться по-разному: Билсагаев, Белсагаев, даже Билсакаев — пока писари не привели её к единому знаменателю. Носители фамилии сегодня живут в основном в Чечне (села Курчалой, Майртуп, Гелдаган) и в Ингушетии, а также в переселенческих общинах в Турции и Иордании, куда потомки уехали после Кавказской войны.

Суффикс -аев в этой фамилии — не русский, а тюркско-кавказский формант, который в XIX веке при оформлении фамилий просто вшили в русскую модель. Поэтому разбирать Билсагаева на «Билс-» и «-агаев» было бы ошибкой: корень цельный, а суффикс указывает на происхождение от конкретного человека по имени Билсаг.