Фамилия Косымходжаев — редкий случай, где восточная антропонимическая модель скрестилась с русским патронимическим суффиксом. Разобрать её стоит, начав с корня, потому что без пояснения она звучит загадочно для носителя русского языка.

Основа фамилии — составное личное имя Косымходжа (Косым-ходжа). Первая часть, «Косым», — это тюркская форма арабского имени Касим (قاسم), что значит «распределяющий», «разделяющий» (в религиозном контексте — «тот, кто делит наследство»). В казахском, узбекском и других тюркских языках звук «к» перед гласным «а» часто смягчается или переходит в «кё», отсюда вариант «Косым». Вторая часть, «ходжа» (от персидского خواجه — «хозяин», «господин», «наставник»), в мусульманской среде Средней Азии указывала на происхождение от пророка Мухаммеда или на принадлежность к духовному сословию. Таким образом, Косымходжа — это имя-титул: «Касим-наставник» или «господин Касим».

Суффикс -ев в конце — типичный русский способ образования фамилий от фамилий или имён, оканчивающихся на согласный (сравните: Ахмед → Ахмедов, Ходжа → Ходжаев). В данном случае он присоединён к основе «Косымходжа», но по правилам русской орфографии после шипящих и «ц» пишется -ев, а не -ов. Получается, что фамилия буквально означает «принадлежащий Косымходже», то есть потомок человека по имени Косымходжа.

Географически фамилия бытует в среде народов Средней Азии и Казахстана, особенно среди узбеков и казахов. Появление русского суффикса — результат административного учёта в Российской империи или советский период, когда местные имена и фамилии русифицировались для документов. Социально предки носителя фамилии, скорее всего, принадлежали к духовенству или уважаемому роду, так как титул «ходжа» давали не каждому. Однако в XX веке фамилия стала просто родовой, утратив сословную окраску.

Сравнение с однокоренными фамилиями (например, Касимов, Ходжаев, Косымов) показывает, что Косымходжаев — двусоставная и более редкая форма. Встречаются варианты написания с «а» в конце (Косымходжаев), но это уже влияние арабской графики на русскую транслитерацию.