Фамилия Дузельбаева — редкий случай, когда географическая привязка говорит о происхождении больше, чем разбор корня. Почти все её носители сосредоточены в Казахстане и прилегающих регионах России (Оренбургская, Астраханская области). Это указывает на тюркскую, скорее всего казахскую, основу. Фамилия образована по русской патронимической модели — добавлением суффикса -ев/-ова к мужскому имени или прозвищу, что типично для народов, вошедших в состав Российской империи и получивших фамилии по документам XIX–XX веков.

Разбор корня «Дузельбай» ведёт к двум версиям. Первая: основа «дүз» (казахское «ровный, прямой, правильный») и «бай» (богач, хозяин, уважаемый человек). Тогда Дузельбай — это «прямой, честный богач» или «справедливый хозяин». В казахской антропонимике «бай» часто входило в состав имён-пожеланий, указывая на достаток и статус. Вторая версия сложнее: «дүз» может быть вариантом «түз» (соль) — тогда имя означало бы «солёный бай», что звучит странно, но в кочевой культуре соль ценилась как редкость и символ договора. Правдоподобнее первый вариант: имена с корнем «дүз» (Дузель, Дузельбай) фиксируются в казахских родословных как обозначение человека прямого нрава.

Суффикс -ев (женский вариант -ева) указывает на принадлежность: «сын (или дочь) Дузельбая». Фамилия не получила широкого распространения за пределами Средней Азии и Казахстана, поэтому её носители — почти наверняка потомки казахских родов, получивших фамилию при переписях или выдаче паспортов в советское время. Сословная принадлежность предков неясна: «бай» мог быть как зажиточным скотоводом, так и просто уважаемым старейшиной, без привязки к дворянству или крепостному праву, которые в степи не существовали.

Написание с мягким знаком («Дузельбаева») — результат адаптации тюркского произношения к русской орфографии. В оригинале имя могло звучать как «Дүзелбай» или «Дүзәлбай», где гласная ближе к «э». Фамилия однокоренная с более известной Дузельбаевым, но женская форма встречается реже, что делает её ещё более локальной. Если искать аналоги, то в казахских фамилиях на -баев (Тулебаев, Кузембаев) та же модель: личное имя + русский суффикс.