Фамилия Дюсенбиева почти наверняка ведет в казахскую или смешанную тюрко-монгольскую среду. Её основа — мужское имя Дюсенбай, которое составное. Первая часть, «Дюсен», восходит к арабскому «Дусен» — «понедельник». У казахов и других тюркских народов Средней Азии было распространено называть ребенка днём недели, в который он родился. Вторая часть — «бай», означающая «богач», «хозяин», «господин». В дореволюционной степи это был распространённый компонент имён, который должен был принести мальчику достаток и вес в обществе. Получается, Дюсенбай — это что-то вроде «богатство, рождённое в понедельник», но скорее всего имя давали с пожеланием счастливой судьбы, привязанной к конкретному дню.

Суффикс «-ев» в фамилии Дюсенбиева — чисто русская ассимиляция. Когда в XIX–XX веках казахов начали массово записывать в метрики и паспорта, их отчества и родовые имена оформляли по русской модели. Мужская форма — Дюсенбиев, женская — Дюсенбиева. Суффикс «-ев» здесь встал на место тюркского притяжательного окончания.

Интересная деталь: в русской записи часто путают окончания -ев и -ов, но тут именно «-ев», потому что основа заканчивается на мягкий согласный «й». В оригинальном казахском написании фамилия выглядит как Дүйсенбиев (через «үй»), и там ударение падает на последний слог. В русском языке ударение обычно смещают на третий слог: Дюсенби́ева.

Носители фамилии сосредоточены в основном в Казахстане, особенно в южных и западных областях, а также среди казахской диаспоры в России (Астраханская, Оренбургская области). Предки современной Дюсенбиевой, скорее всего, были скотоводами-кочевниками или жителями аулов, где имя Дюсенбай встречалось часто. Это не аристократическая, а народная, патронимическая фамилия — её получили потомки конкретного Дюсенбая, который жил, возможно, в середине XIX века.

Встречается и вариант Дюсенбаева — это одна и та же фамилия, просто с разной адаптацией тюркского «й» на письме.