Фамилия Бирсанов — одна из тех, где прозвищная основа настолько плотно слилась с именем, что разделить их почти невозможно. Скорее всего, в её основе лежит тюркское личное имя Бирсан. В языках тюркской группы «бир» означает «один», а «сан» — «число», «счёт». Имя Бирсан могло даваться ребёнку как пожелание быть единственным, особенным, или как оберег от сглаза — чтобы злые силы «не сочли» его за двоих. В русской среде это имя превратилось в прозвище, а затем, при крещении или при документальном оформлении, обросло типичным русским суффиксом -ов, указывающим на принадлежность: «сын Бирсана».

Есть и вторая, менее популярная версия, которую иногда приводят в региональных словарях. Она связывает фамилию с диалектным словом «бирсать» — говорить невнятно, бормотать, или же с «бирсак» — так в некоторых говорах называли беспокойного, суетливого человека. Если это так, то Бирсанов — потомок человека, получившего прозвище за манеру речи или за характер. Однако эта гипотеза слабее первой: корень «бирс» в русских говорах встречается редко и не образует устойчивого гнезда фамилий, тогда как тюркских имён на -сан (Туксан, Алтынсан) в Поволжье и Приуралье зафиксировано много.

Фамилия явно недворянская и не духовная. Суффикс -ов и отсутствие книжных церковных корней указывают на крестьянскую или мещанскую среду. Бирсановы — это, скорее всего, потомки служилых татар, башкир или крещёных чувашей, которые в XVII–XVIII веках переходили в православие и получали фамилию по отцовскому имени. Географически фамилия тяготеет к Оренбуржью, Башкортостану и Татарстану — именно там тюркские имена органично входили в русскую антропонимию.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Бирсаев, Бирсаков, Бирсанов — показывает, что все они образованы по одной модели: от основы «Бирс» + разные патронимические суффиксы. Это говорит о том, что имя Бирсан (или прозвище Бирсак) было достаточно распространено в определённой местности, чтобы породить целое семейство фамилий. Так что Бирсанов — не случайное искажение, а устойчивый антропоним с чёткой региональной привязкой.