Фамилия Кусымбаева — яркий пример тюркской антропонимической модели, где женская форма образована от мужской Кусымбаев через прибавление суффикса -а. В русском обиходе такие фамилии закрепились в XIX–XX веках, когда представители тюркских народов получали паспорта и документы на русском языке. Основа фамилии — мужское имя Кусымбай, которое распадается на два компонента: «Кусым» и «бай». «Бай» — древнетюркский титул, означавший «господин», «богач», «хозяин», в составе имени он указывал на достаток, знатность или просто пожелание благополучия. Первая часть, «Кусым», вероятнее всего, восходит к арабскому имени Касим (قسيم) — «распределяющий», «разделяющий», один из эпитетов пророка Мухаммеда. В казахской и других тюркских средах арабские имена часто меняли произношение, адаптируясь к местной фонетике: Касим мог перейти в Кусым, Косым или Кусим. Таким образом, Кусымбай — это «господин Касим» или «богатый Касим», то есть имя-благопожелание, данное ребенку в честь почтенного предка или святого.

Географически фамилия Кусымбаева почти наверняка указывает на казахское происхождение. Суффикс -ев (в мужском варианте) вместо ожидаемого тюркского -улы/-кызы — это результат русификации при записи в метриках и советских паспортах. В Казахстане фамилии на -баев (Тлеубаев, Айтбаев, Кусымбаев) — одни из самых распространенных, они встречаются во всех жузах, но чаще среди кочевых скотоводческих родов, где имя с компонентом «бай» подчеркивало статус семьи. Носительницы фамилии Кусымбаева, скорее всего, происходят из среды, где родовые имена передавались по отцовской линии, а сама фамилия не несет сословной окраски: «бай» в данном случае — не столько указание на реальное богатство, сколько традиционный именной элемент, как, например, «хан» или «бек» у других народов.

Словообразовательно фамилия интересна тем, что в русской записи она сохранила тюркскую основу без изменений, но получила типично русский фамильный суффикс -ев, который присоединяется к основам на мягкий согласный или й. В исходном казахском варианте мужская фамилия звучала бы как Кусымбайулы (сын Кусымбая), но в русскоязычном документообороте закрепилась более краткая форма. Это типичная история для многих казахских фамилий: они прошли через фильтр имперского делопроизводства, где предпочитали единообразие — отчество или прозвище отца превращалось в фамилию с русским окончанием.

Однокоренные фамилии — Кусымов, Кусымов, Кусымбаев — встречаются реже, но все они восходят к тому же имени Кусым. Если сравнивать с более частыми казахскими фамилиями вроде Кусаинов (от Кусаин — Хусейн), то Кусымбаева выделяется именно двусоставной структурой с «бай», что делает её более архаичной по модели образования: такие имена давали в XVIII–XIX веках, когда обычай добавлять к имени титул был особенно популярен среди кочевников. Встретить её можно в основном в Западном и Центральном Казахстане, а также среди казахской диаспоры в России.