Фамилия Дюсенбинов — одна из тех, что сразу указывает на тюркские корни и историю Казахстана, хотя её носители встречаются и в России, и в других странах бывшего Союза. В основе лежит мужское имя Дюсенби (варианты — Дюсенбай, Дюсенбек), которое образовано от двух частей: «дүйсен» (понедельник) и «бай» (богатый, господин) или «би» (князь, судья, авторитетный человек). Получается, что исходное имя Дюсенби можно перевести как «богатый, как понедельник» или «господин понедельника». В казахской и других тюркских традициях имена, данные по дню недели, были распространены: считалось, что ребёнок, рождённый в понедельник, получит имя, напоминающее об этом, а «бай» добавляло пожелание богатства и благополучия.

Суффикс «-ов» в конце фамилии — типичный русский патронимический формант, который добавили при оформлении фамилии в официальных документах Российской империи или позже, в советское время. Без него фамилия звучала бы как Дюсенбин, но вариант с «-ов» закрепился, вероятно, из-за унификации: в русском языке фамилии на «-ин» чаще образуются от основ на «-а/-я», а на «-ов» — от основ на согласный. Здесь основа Дюсенби заканчивается на гласный, но по аналогии с другими фамилиями (например, Ахметов) выбрали «-ов».

Интересно, что фамилия Дюсенбинов — не самая частая даже в Казахстане. Она встречается в основном в западных и северных регионах страны (Актюбинская, Костанайская области), а также среди казахов, переселившихся в Россию. Это говорит о том, что предки носителя фамилии, скорее всего, были скотоводами или земледельцами, жившими в аулах. Сословно — это были «кара суйек» (чёрная кость), то есть простые свободные общинники, не принадлежавшие к знати или духовенству. Фамилия не несёт следов аристократического происхождения, но и не указывает на рабское или зависимое положение.

В русском языке фамилия сохраняет ударение на последний слог — Дюсенби́нов, что типично для многих заимствованных тюркских фамилий. В казахском произношении ударение может падать на первый слог — Дю́сенбинов, но это уже влияние местной фонетики. Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Дюсенов, Дюсенбаев, Дюсенбиев), то Дюсенбинов стоит особняком: она образована от полного имени, а не от его усечённой формы, и содержит редкий для тюркских фамилий суффикс «-би» в середине. Это делает её более «длинной» и менее типичной, что может указывать на то, что предок носителя был известен именно под полным именем Дюсенби, а не под сокращённым.