Фамилия Дусенбаев образована по самой распространенной в тюркском ономастиконе модели: к личному имени или прозвищу добавляется компонент -бай, а затем — русский патронимический суффикс -ев. Разберем эту цепочку подробнее.

Основа «Дусен» — это вариант тюркского имени Дусен (или Дюсен), которое восходит к персидско-арабскому слову «душанбе» — понедельник. В мусульманской культуре было принято называть ребенка днем недели, в который он родился. Таким образом, Дусен означает «рожденный в понедельник». Это имя широко распространено у казахов, киргизов, татар и башкир, часто встречается в форме Дюсенбай.

Вторая часть фамилии — «бай» — в переводе с тюркских языков означает «господин», «богач», «хозяин». В составе составных имен этот элемент указывал на знатность, богатство или просто был пожеланием ребенку благополучной и обеспеченной жизни. Имя Дусенбай, таким образом, можно истолковать как «богатый (господин) Дусен» или «рожденный в понедельник господин».

Фамилия Дусенбаев — типично казахская по своему ареалу. По данным статистики, подавляющее большинство носителей этой фамилии проживает в Казахстане, особенно в южных и западных областях. В России она встречается реже, в основном в регионах, граничащих с Казахстаном, — Астраханской, Оренбургской, Омской областях, а также в среде казахской диаспоры в крупных городах. Русский суффикс -ев (а не -ов) присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный (бай — баев), что является стандартной грамматической нормой при русификации фамилий. Сословно фамилия не маркирована: её могли получить как рядовые скотоводы и земледельцы, так и представители родовой знати, поскольку имя Дусенбай было популярно в самых разных слоях казахского общества.