Фамилия Бисембиева — редкий случай, когда географический и языковой ключ к происхождению лежит почти на поверхности. Её основа напрямую указывает на казахскую или башкирскую среду, а суффикс выдаёт конкретную модель образования.

Корень фамилии — «бисемби» — это искажённое или диалектное произношение слова «бейсемби» (от персидского «панчшанбе»), что на многих тюркских языках означает «четверг». В казахском, башкирском и татарском языках названия дней недели нередко становились личными именами. Мальчика, родившегося в четверг, могли назвать Бейсемби или Бисемби. Такая традиция имён по дню рождения широко распространена у тюркских народов: вспомните Жума (пятница), Сенби (суббота) или Дюсенбай (понедельник).

Фамилия образована по русской патронимической модели с помощью суффикса -ев, который присоединили к основе «Бисемби». Суффикс -ин здесь был бы грамматически более ожидаем (от имени на -а), но -ев — частый вариант в тюркских фамилиях, прошедших русификацию. Женская форма Бисембиева — это вариант для замужних женщин, а мужская — Бисембиев.

Поскольку в основе лежит имя, а не прозвище или профессия, фамилия не несёт информации о роде занятий предка. Зато она чётко указывает на этническую и региональную принадлежность: носители фамилии — почти поголовно казахи, реже башкиры или татары. Встречается фамилия в основном в Западном Казахстане (Атырауская, Западно-Казахстанская области) и в прилегающих районах России (Астраханская, Оренбургская области, Башкортостан). Это зона расселения казахов и ногайцев, где имя Бисемби было в ходу.

Словообразовательно фамилия проста и прозрачна: личное имя + русский патронимический суффикс. Никаких дополнительных суффиксов вроде -ов или -ский здесь нет, что делает её типичной для фамилий, возникших в XIX — начале XX века при массовой фиксации имён в метрических книгах и переписях. Споров о происхождении корня не возникает — версия с «четвергом» единственная и не вызывает сомнений у ономастов.