Фамилия Гайсенов звучит непривычно для русского уха именно из-за своей основы — Гайсен. В отличие от сотен фамилий на -ов, образованных от канонических православных имён (Иванов, Петров), эта фамилия построена от имени или прозвища, которое в русский язык пришло из тюркских языков. Основа Гайсен — это русифицированная форма тюркского имени Гайса (Гайса), аналога библейского имени Иисус в исламской традиции (пророк Иса, в тюркском произношении — Гайса). Суффикс -ен в данном случае не уменьшительный, а скорее адаптирующий: тюркское Гайса при заимствовании в русскую среду получило окончание -ен (Гайсен), чтобы вписаться в модель склонения и словообразования. Затем к этой основе по стандартной русской модели прибавили патронимический суффикс -ов, означающий «сын» или «принадлежащий». Таким образом, Гайсенов — это «сын Гайсена», то есть потомок человека по имени Гайса.

Наиболее вероятный ареал бытования фамилии — регионы Поволжья, Приуралья и Западной Сибири, где исторически плотно контактировали русские и тюркские народы (татары, башкиры, казахи). Фамилия не является ни чисто русской, ни чисто тюркской — это типичный пример межэтнического культурного переноса. Предки носителей фамилии Гайсенов, скорее всего, были крещёными татарами или башкирами, либо русскими, жившими в тюркоязычном окружении и воспринявшими местное имя. Встречается также вариант написания Гайсин, но Гайсенов чётко указывает на пройденный этап адаптации через форму Гайсен.

В отличие от фамилий на -ин (Гайсин), где суффикс присоединяется напрямую к основе на -а, модель Гайсенов — более поздняя, «русская» по форме, что говорит о полной интеграции рода в русскую языковую и сословную среду. Сословно это могли быть государственные крестьяне, казаки или мещане, а не дворяне, поскольку фамилия не имеет аристократических суффиксов (-ский) и не фиксируется в старых родословных книгах. Никаких вымышленных «известных носителей» приводить не стоит — фамилия редкая, и её ценность именно в бытовой, семейной истории, а не в громких титулах.