Фамилия Дуйсенбаева — яркий пример того, как русская модель фамилии (суффикс -ев) наложилась на тюркское мужское имя, а затем получила женское окончание -а. В основе лежит казахское имя Дуйсенбай, которое, в свою очередь, состоит из двух частей. Первая — «дуйсен» (от арабского «душанбе» — понедельник, день недели), вторая — «бай» (богатый, господин, хозяин). Таким образом, имя Дуйсенбай означает «богатый понедельник» или «хозяин понедельника». В тюркской традиции имена, связанные с днями недели, часто давали ребенку, родившемуся в этот день, — это была простая и понятная примета.

Суффикс -ев (а не -ов) здесь закономерен: основа имени оканчивается на мягкий согласный «й», поэтому по правилам русской грамматики фамилия пишется через «е». Фамилия Дуйсенбаева — это женская форма; мужской вариант будет Дуйсенбаев. Окончание -а указывает на лицо женского пола, что типично для русских фамилий, образованных от тюркских основ.

Географически фамилия почти наверняка указывает на казахское происхождение. Имена с элементом «Дуйсен» распространены именно в казахской среде, реже встречаются у других тюркских народов Центральной Азии (каракалпаков, киргизов). Носительницы фамилии — потомки человека по имени Дуйсенбай, который, скорее всего, жил в казахской степи в XIX — начале XX века. Сословная принадлежность предка могла быть любой: от скотовода-кочевника до зажиточного бая, но сама фамилия не несет указания на знатность или службу — она просто фиксирует личное имя предка.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Дуйсенбаева отличается от более редких вариантов вроде Дуйсенова или Дуйсенгалиева именно второй частью — «бай», которая подчеркивает статус или достаток основателя рода. В отличие от фамилий на -ов (Дуйсенов), которые могли возникнуть при более ранней или упрощенной русификации, вариант с -бай- сохранил полную форму имени, что говорит о сравнительно позднем и, возможно, более формальном закреплении фамилии в документах.