Фамилия Исамбаев — тюркская по происхождению, и её ключ лежит в личном имени Исамбай. Это составное имя, типичное для многих народов Поволжья, Урала и Средней Азии, где к основе добавляли компонент «бай» (от тюркского «baj» — «богатый, господин, хозяин»). В данном случае первая часть «Исам» — это одна из диалектных или адаптированных форм арабского имени Иса (соответствует библейскому Иисусу), которое широко распространено в исламской культуре. Таким образом, Исамбай буквально означает «богатый, как Иса», «господин по имени Иса» или, в более религиозном ключе, «пророк Иса как покровитель».

Русский суффикс -ев, присоединённый к основе Исамбай, указывает на то, что фамилия сформировалась под влиянием русской делопроизводственной традиции — как ответ на вопрос «чей сын?». То есть Исамбаев — это «сын Исамбая». Такая модель образования фамилий характерна для башкир, татар, казахов и других тюркоязычных народов, которые входили в состав Российской империи и чьи имена фиксировались в документах с русскими окончаниями.

Географически фамилия Исамбаев наиболее плотно встречается в Башкортостане, Татарстане и Оренбургской области. Это указывает на башкирские или татарские корни рода. Само имя Исамбай могло быть дано мальчику в честь деда или уважаемого предка, что было распространённой практикой: имя несло не только религиозный смысл, но и служило родовой меткой.

Интересно, что в отличие от более частых фамилий на -ов (Исамбаев — вариант с суффиксом -ев, который стоит после мягкого согласного «й»), встречается и параллельная форма Исамбаев — ударение может падать на второй или третий слог в зависимости от местного говора. Встречаются также редкие случаи написания через «а» в конце — Исамбаев, но это уже искажение при записи. Фамилия недвусмысленно говорит о том, что предок носителя был человеком заметным в своей общине, раз его имя удостоилось компонента «бай» — статусного титула, который в крестьянской среде мог означать просто зажиточного хозяина, а не обязательно аристократа.