Фамилия Дюсенгалиев — типичный пример сложносоставной антропонимической модели, распространённой у тюркских народов, принявших ислам. Её основа — мужское имя Дюсенгали, которое, в свою очередь, состоит из двух корней.

Первый корень, Дюсен, восходит к тюркскому имени Дюсен. Согласно одной из версий, оно связано с персидским словом «дусым» — «мой друг, близкий человек». Это указывает на то, что имя могло даваться ребёнку как пожелание иметь много верных друзей или как ласковое прозвище.

Второй корень — Гали (вариант Али). В исламской традиции это один из эпитетов Аллаха, означающий «великий», «возвышенный», «могущественный», «превосходящий всех». Соединение двух имён в одно — Дюсен + Гали = Дюсенгали — типичный для тюркской ономастики приём, где первая часть уточняет или дополняет сакральный смысл второй.

Фамилия образована по стандартной для тюркских языков модели: к имени Дюсенгали прибавляется суффикс принадлежности -ев (в русской транскрипции), что буквально означает «из рода Дюсенгали» или «сын Дюсенгали». В казахском языке аналогичный патронимический суффикс — -ұлы (улы), но при переходе в русскую документацию в XIX — начале XX века его часто заменяли на русские фамильные окончания -ов/-ев.

Географически фамилия привязана к западу Казахстана. В документах начала XX века встречаются носители из Гурьевской области (современный Атырау), в частности Дюсенгалиев Аралбай, родившийся в 1916 году в Кзылкугинском районе, посёлке Саргуль. А также из Западно-Казахстанской области — Дюсенгалиев Мергенгалий (1899 года рождения, Испульский район). Оба записаны как казахи. Эта региональная привязка позволяет предположить, что фамилия наиболее характерна именно для западных областей Казахстана, где исторически были сильны традиции сложных имён с компонентом «али».