Фамилия Дусенбаева — характерный пример фамилии, образованной по тюркской модели с помощью суффикса принадлежности. Её основа восходит к мужскому имени Дусенбай, которое в свою очередь состоит из двух компонентов: «дусен» (искажённое или диалектное «дүйсен» — понедельник, хотя возможна и связь с арабским «дуст» — друг) и «бай» (хозяин, богач, господин). В тюркской ономастике имена с компонентом «бай» были чрезвычайно популярны: они не столько указывали на реальное богатство, сколько служили пожеланием благополучия и статуса ребёнку.

Фамилия Дусенбаева — женская форма, указывающая на принадлежность к роду Дусенбаевых. Мужской вариант — Дусенбаев. Такое окончание -а/-ев типично для русифицированных фамилий народов Средней Азии и Казахстана, которые в советский период получили оформление по русскому образцу. В казахской или киргизской среде исходная фамилия звучала бы как Дүйсенбаев, а в быту сохранялась патронимическая система без фамильного суффикса.

Географически фамилия Дусенбаева наиболее распространена в Казахстане (особенно в южных и западных областях), а также среди казахов в Киргизии и Узбекистане. В России встречается редко, преимущественно в регионах с казахской диаспорой. Если предок носителя фамилии был Дусенбаем, то, вероятно, он родился в понедельник — в тюркских культурах новорождённым часто давали имена по дню недели (например, Жексенбай — от воскресенья, Сәрсенбай — от среды). Это делало имя не только пожелательным, но и «календарным», привязанным к конкретному событию.

В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён или прозвищ, Дусенбаева несёт в себе чёткую родовую память о конкретном человеке — основателе рода. Словообразовательная модель здесь проста: личное имя + аффикс -бай + русский фамильный суффикс -ев. Никаких сословных или профессиональных оттенков фамилия не содержит: она указывает исключительно на происхождение от человека с именем Дусенбай.