Фамилия Бисенбай — яркий пример антропонима, который пришёл в русский обиход из тюркской ономастики. Её основа — сложное имя Бисенбай, распространённое у казахов, киргизов, каракалпаков и других народов Центральной Азии. Первая часть восходит к арабскому «бишр» или тюркскому «беш» (пять), но в данном контексте чаще связывается с «бес» — в значении «крепкий, устойчивый» или как вариант имени Бишен (пятница, священный день у мусульман). Вторая часть — «бай» означает «богач, хозяин, господин». Таким образом, Бисенбай — это пожелательное имя: «крепкий (или пятничный) богатырь» либо «рождённый в пятницу господин». Фамилия образована путём простой транслитерации личного имени без добавления русских суффиксов (-ов, -ев, -ин), что характерно для поздних фиксаций фамилий у тюркских народов в советский период. В паспортной системе имя отца или деда просто записывали как фамилию, поэтому Бисенбай — это не прозвище по профессии, а патроним, перешедший в наследственное родовое имя. Географически фамилия тяготеет к Западному Казахстану и северным районам Каракалпакстана, где клан Бисенбай исторически входил в состав крупных племенных объединений. В русской среде фамилия не склоняется, если принадлежит мужчине, и склоняется как существительное второго склонения в женском варианте (Бисенбай — Бисенбай). Встречаются варианты написания с одной «с» — Бисенбай, но в паспортных записях обычно закреплён стандарт с двумя «с».