Фамилия Гисем — редкий случай в русском ономастиконе. Она не укладывается в привычные модели с суффиксами -ов, -ин или -ский, а значит, скорее всего, позднего происхождения и могла появиться в результате адаптации иноязычной фамилии или прозвища.

Самый вероятный путь — из немецкого или еврейского (ашкеназского) именования. В немецком языке существует фамилия Giesem, которая может восходить к личному имени Гизельхер (Giselher) — сокращённая форма, распространённая в средневековой Германии. Корень gisel означал «заложник» или «поручительство», но в составе имени терял прямой смысл и служил для образования антропонимов. Другой вариант — от географического названия Гизем (Giesem) в Нижней Саксонии, где фамилию мог получить выходец из этого места.

В славянской среде фамилия Гисем могла возникнуть при русификации польской или украинской фамилии Гізем (Gizem). В таком случае основа — прозвище Гиз, от польского gizać się («капризничать», «ломаться») или giez («овод», «слепень»). Переносное значение: «назойливый человек», «привереда». Однако эта версия менее надёжна, так как фамилии на -ем в польском языке встречаются редко.

Суффикс -ем в фамилии Гисем нехарактерен для русского словообразования. В русских фамилиях он почти не встречается, что подтверждает иноязычное происхождение. Скорее всего, предки носителя фамилии — переселенцы из немецких колоний или еврейских местечек, которые обрусели в XIX–XX веках, сохранив исходную форму без изменений.

В дореволюционных документах фамилия Гисем не фиксируется в дворянских родословных книгах. Это указывает на то, что носители относились к мещанскому или крестьянскому сословию, возможно, к ремесленникам или сельским жителям. Сегодня фамилия встречается крайне редко, в основном на юге России и в Украине, что косвенно подтверждает связь с немецкими колонистами Причерноморья.