Фамилия Бисенгали — редкий случай в русском ономастиконе: она не славянского, а тюркского происхождения и почти не изменила форму при переходе в русскую среду. Её основа — мужское личное имя Бисенгали, которое распространено у казахов, татар и башкир. Имя составное: первая часть восходит к арабскому «бисин» или персидскому варианту со значением «лучший», «отборный», а вторая — к имени Али (высокий, возвышенный). В сумме имя Бисенгали можно истолковать как «превосходящий Али» или «лучший из Али», что в мусульманской традиции звучит как пожелание выдающихся качеств ребёнку.

Поскольку фамилия образована напрямую от полной формы имени без добавления русского суффикса (вроде -ов или -ев), это указывает на относительно позднюю фиксацию — скорее всего, в XIX — начале XX века, когда тюркские народы Российской империи получали фамилии по отцу. В документах того времени писарь мог записать имя отца как фамилию сына, не переделывая его на русский лад. Поэтому Бисенгали — это не прозвище по занятию, а прямая отсылка к предку по имени Бисенгали.

Географически фамилия тяготеет к Астраханской области, Западному Казахстану и Оренбуржью — регионам, где исторически жили казахи и татары. Встречается она и у ногайцев. В русскоязычной среде фамилия могла писаться с вариантами: Бисенгалиев, Бисенгалин, но форма без суффикса — Бисенгали — сохранилась как исходная и встречается реже.

Из-за отсутствия русского суффикса фамилия не склоняется по падежам в мужском роде (Иван Бисенгали, у Ивана Бисенгали), что иногда вызывает трудности у носителей. Эта особенность — ещё одно подтверждение того, что фамилия осталась в той форме, в какой её зафиксировали в метриках, без адаптации к грамматике русского языка.