Фамилия Дюсемалиев — одна из тех, что не вписывается в привычную модель русских фамилий на -ов/-ин, и её происхождение ведёт прямо в тюркский мир, а точнее — в казахскую ономастику. Основа здесь — личное имя Дюсемали (Дүсемәлі в казахской записи), которое состоит из двух частей: «Дюсем» (Дүйсен, от арабского «душанба» — понедельник) и «Али» (араб. «возвышенный», «великий» — одно из имён Аллаха, а также имя халифа Али). В казахской традиции имя Дүйсенбике или Дүйсен давали мальчикам, родившимся в понедельник, а соединение с «Али» придавало имени религиозный оттенок — «понедельник Али» или «Али, данный в понедельник». Таким образом, Дюсемали — это составное теофорное имя, распространённое среди казахов и отчасти других тюркских народов Центральной Азии.

Фамилия образована по русской патронимической модели с суффиксом -ев, который присоединяли к основам на мягкий согласный или -й. В данном случае основа Дюсемали заканчивается на -и, но при адаптации в русских документах (например, при записи в метриках или советских паспортах) её оформили как Дюсемалиев. Это типичный случай для фамилий, возникших в XIX–XX веках у казахов, когда царская администрация или советские чиновники фиксировали отчество как фамилию: «Дюсемалиев» буквально значит «сын Дюсемали». В казахской среде такие фамилии нередко закреплялись за целыми родами, но индивидуально.

Географически фамилия Дюсемалиев наиболее частотна в Казахстане, особенно в южных и западных областях (Туркестанская, Кызылординская, Атырауская), а также встречается среди казахской диаспоры в России (Астраханская, Оренбургская области). Встречаются варианты написания: Дюсемалиев, Дүсемәлиев, реже — Дюсемалин. Интересно, что в отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ев указывает на принадлежность, здесь он выполняет чисто адаптационную роль — без него имя Дюсемали не стало бы фамилией в русской системе.

С точки зрения социальной истории, носители фамилии Дюсемалиев в большинстве своём происходят из скотоводческих или земледельческих казахских аулов. Аристократического или военно-служилого происхождения у неё нет — это фамилия простого люда, которую давали по отцу, а не по сословию. В советское время она закрепилась окончательно, и сейчас её носят люди самых разных профессий, от учителей до предпринимателей. Единственное, что стоит помнить: корень Дюсем- (Дүйсен) не имеет отношения к русскому слову «дюжий» или чему-то подобному — это чисто тюркский антропонимический элемент, связанный с днём недели.