Фамилия Исынбаев образована по стандартной для тюркских народов модели: к основе прибавляется притяжательный аффикс -ев, который в русской передаче закрепился как фамильный суффикс. Корень здесь — имя Исынбай, что хорошо видно, если убрать окончание: Исынбай + ев. Такие фамилии обычно означали «сын такого-то» или «принадлежащий такому-то».

Имя Исынбай составное. Первая часть «Исын» — это диалектный вариант имени Исхак, библейского Исаака, который через арабский язык (Исхак) пришел к тюркам. Вторая часть «бай» в переводе с тюркских языков — «богатый, хозяин, господин». Раньше это был не титул, а компонент имени, указывающий на состоятельность или пожелание богатства. Таким образом, Исынбай — это «богатый Исхак» или «хозяин Исхак», что звучит как имя-пожелание.

Фамилия типична для башкир и татар, у которых составные имена с «бай» встречаются очень часто. Встречается она и у казахов, но с другим оформлением — Исынбаев у них тоже есть, но в казахской среде более распространена форма Ысынбаев (через твердое «ы»). Географически фамилия привязана к южному Уралу и Зауралью, особенно к Башкортостану и прилегающим районам Оренбургской и Челябинской областей.

Интересная деталь: в русских документах XIX — начала XX века фамилию могли записывать по-разному — Исынбаев, Исенбаев, Исинбаев. Разница в первой гласной («ы» или «е») связана с особенностями произношения в разных говорах башкирского и татарского языков. Но корень везде один — то же имя Исынбай или Исенбай. Сейчас написание с «ы» закрепилось как основное, хотя вариант Исенбаев тоже существует и не считается ошибкой.

Сословно носители фамилии чаще всего относились к башкирским тептярям или государственным крестьянам. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.