Фамилия Дюсинбаев — тюркская по происхождению, казахская или башкирская, с прозрачной внутренней формой. Она построена по модели, характерной для многих фамилий народов Средней Азии и Урало-Поволжья: личное имя + суффикс принадлежности -бай + русский патронимический суффикс -ев.

Разберём по частям. Основа «Дюсин» — это фонетический вариант имени Дюсен или Дусен. В тюркских языках (особенно в казахском) «дүйсен» или «дүйсенбі» означает «понедельник». Согласно народной традиции, мальчику давали имя по дню недели, в который он родился, — это был распространённый обычай, своего рода календарное имя. Вторая часть, «бай», в составе фамилии означает «господин», «богач», «хозяин», но в именах чаще выступает как пожелательный компонент: «пусть будет богатым», «уважаемым». Таким образом, Дюсинбай — это «понедельничный богач» или «господин, рождённый в понедельник». Имя вполне обычное для кочевой среды, где день рождения не фиксировали, но запоминали.

Русский суффикс -ев в конце — это результат адаптации фамилии в документах Российской империи. Когда казахов или башкир записывали в метрики, к тюркскому имени-отчеству добавляли русское окончание, чтобы фамилия склонялась и вписывалась в имперскую бюрократическую систему. Так Дюсинбай стал Дюсинбаевым.

Географически фамилия встречается в основном в Западном Казахстане, в Актюбинской и Западно-Казахстанской областях, а также среди башкир юго-востока Башкортостана. Это указывает на очаг происхождения — регионы, где кочевали роды, использовавшие такие имена. Встречаются варианты написания: Дюсенбаев, Дюсембаев, Дюсинбаев — это зависит от местного произношения и записи писарями.

Сословно предки Дюсинбаевых — скорее всего, скотоводы-кочевники, шаруа (простые общинники), не относившиеся ни к торе (чингизидам), ни к ходжа (духовенству). Фамилия не указывает на принадлежность к знатному роду, а говорит о бытовом имени, данном по дню недели. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией в широких источниках не зафиксировано — это рядовая, но устойчивая фамилия, сохранившая память о календарной традиции предков.