Фамилия Дусинбаев — яркий пример тюркской модели образования фамилий, где корнем служит личное имя. Её основа — мужское имя Дусинбай. Разобрать его лучше всего по частям: «Дусин» (или «Дусын») и «бай».

Первая часть, «дусин» (иногда «дусын»), в казахском и других тюркских языках означает «друг», «товарищ», «приятель». Вторая часть, «бай», в дореволюционной тюркской среде значила «богач», «господин», «хозяин», а в именах выступала как пожелание богатства и статуса. Таким образом, имя Дусинбай можно перевести как «богатый друг» или «друг-господин». Скорее всего, это имя давали с пожеланием, чтобы человек был надёжным товарищем и при этом добился благополучия.

Фамилия образована по типичному для казахской ономастики принципу: к основе на согласный (-бай) добавляется русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягких и шипящих, но здесь исторически закрепился -ев). Такая модель массово закреплялась в XIX–XX веках при переходе кочевников к оседлости и получении фамилий по отцу. Дусинбаев буквально означает «сын (или потомок) Дусинбая».

В отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ин/-ов указывает на принадлежность, у тюркских фамилий суффикс -ев часто просто оформляет основу, не меняя её смысла. Встречаются и варианты написания — Дусинбай, Дусенбаев, Дусынбаев. Разница в первой гласной (у/е/ы) объясняется диалектными особенностями произношения в разных регионах Казахстана и Средней Азии.

Географически фамилия тяготеет к южным и западным областям Казахстана, а также встречается среди казахов в Узбекистане и Кыргызстане. Сословно предки Дусинбаевых были скотоводами, земледельцами или воинами — «бай» в имени указывает на достаток, но не на аристократию, а на зажиточного главу рода или аула. Фамилия не очень распространена, что делает её хорошим маркером конкретного родового корня.