Фамилия Бисембек — редкий для России случай, когда фамилия образована не от прозвища или профессии, а напрямую от полного мужского имени. В основе лежит казахское или тюркское имя Бисембек. Первая часть «бисем» восходит к числительному «беш» (пять) в тюркских языках, но в казахском закрепилась форма «бисем» как вариант слова «бейсемби» — четверг. Вторая часть «бек» означает «господин», «князь», «владыка». Таким образом, имя Бисембек можно перевести как «господин четверга» или «князь, родившийся в четверг». В тюркской традиции детей часто называли по дню недели, веря, что это принесёт удачу.

Фамилия Бисембек не имеет русского суффикса -ов или -ин, что сразу указывает на её нерусское происхождение. Она застыла в форме имени-основы, что характерно для фамилий у казахов, татар и других тюркских народов, особенно в советский период, когда фамилии фиксировались в документах без изменений. Встречается она преимущественно в Казахстане и среди казахской диаспоры, реже — у родственных народов.

Словообразовательная модель здесь проста: личное имя Бисембек стало фамилией без дополнительных аффиксов. Это отличает её от русских фамилий, где суффикс указывает на принадлежность («чей сын?»). В тюркской системе такая прямая передача имени в качестве фамилии — обычное дело, и она не несёт дополнительной социальной информации о сословии предков. Бисембеками могли быть и кочевники-скотоводы, и ремесленники, и воины — имя не давало подсказки о роде занятий.

С точки зрения ономастики, фамилия Бисембек интересна тем, что сохранила архаичную форму имени с элементом «бек». В древнетюркской иерархии «бек» — это титул знати, но к XVIII–XIX векам он стал распространённым компонентом личных имён у простых людей, потеряв сословную окраску. Поэтому считать, что предки носителя фамилии обязательно были аристократами, было бы ошибкой: скорее, имя просто следовало моде или семейной традиции.

В русском написании фамилия может варьироваться: Бисембек, Бисембеков, реже Бисембеков. Вариант с окончанием -ов встречается у тех, кто жил в смешанных регионах, где русские чиновники добавляли суффикс по привычке. Но исходная форма без суффикса — самая распространённая и точная.