Фамилия Касаинова — женская форма, а мужская — Касаинов. В её основе почти наверняка лежит тюркское имя или прозвище. Суффикс -ов указывает на русскую модель образования: такую фамилию получали в среде крещёных народов Поволжья, Урала или Сибири, где тюркские имена адаптировали к русской грамматике.

Корень «Касаи» или «Касан» может восходить к нескольким источникам. Самый вероятный — мужское имя Касай (вариант Касей), распространённое у башкир, татар и казахов. В тюркских языках «каса» означает «ровесник», «сверстник», а в переносном смысле — «друг», «товарищ». Имя давали мальчику, чтобы он рос в кругу ровесников, был общительным. Вторая версия — от арабского «касим» (делящий, распределяющий), но переход «сим» в «сай» маловероятен без промежуточной диалектной формы.

Географически фамилия Касаиновы встречается в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане. Это указывает на среду бытования: скорее всего, предки были тептярями или башкирами-вотчинниками, принявшими православие в XVIII–XIX веках. При крещении им давали русские имена, но фамилию нередко оставляли по старому родовому прозвищу — так сохранялась память о тюркском корне.

В написании возможны варианты: Касаинов и Касайнов. Двойное «а» — Касааинов — ошибка, не зафиксированная в документах. Фамилия редкая, в списках сотен тысяч русских фамилий не числится, что делает её хорошим маркером локальной родословной.