Фамилия Дуйшонбаев — характерный пример фамилии, образованной по тюркско-персидской модели, и указывает на происхождение из Средней Азии, скорее всего, из Кыргызстана или южного Казахстана. Её основа — мужское имя Дуйшонбай, которое состоит из двух частей: «дуйшон» и «бай».

Первая часть, «дуйшон», — это местный вариант персидского слова «душанбе» (дословно «второй день недели»), означающего понедельник. В мусульманской культуре, особенно у тюркских народов, было распространено давать новорождённому имя по дню недели, в который он родился. Дуйшонбай, таким образом, — это «мальчик, родившийся в понедельник». Вторая часть, «бай», — традиционный тюркский титул, означающий «богач», «господин», «хозяин», который в составе имени часто превращался в пожелание достатка и уважения, а со временем стал просто компонентом мужского имени.

Фамильный суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного) — русский патронимический формант, который добавился к имени Дуйшонбай в процессе русификации документов в XIX–XX веках. Это стандартная модель для многих народов Средней Азии, чьи фамилии были оформлены по русскому образцу: имя отца (Дуйшонбай) + суффикс принадлежности (-ев), что буквально означает «сын Дуйшонбая». В самой тюркской среде отчества или фамилии образовывались бы иначе — через притяжательный аффикс (-уулу, -кызы у киргизов, -оглы у узбеков).

Таким образом, предок носителя фамилии Дуйшонбаев был человеком, которого звали Дуйшонбай. Судя по распространённости имени, он не принадлежал к знати — такие «календарные» имена давали в простых семьях, где не стремились к сложным арабским или персидским именам, а называли ребёнка по примете дня. Фамилия довольно редкая и почти не встречается за пределами Кыргызстана и прилегающих районов Узбекистана и Таджикистана.