Фамилия Мезенбаева — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Чтобы разобраться, нужно смотреть на словообразовательный суффикс и корень. Окончание «-а» указывает на женскую форму, мужской вариант — Мезенбаев. Сама модель фамилии — тюркская, с характерным аффиксом принадлежности «-бай» (богатый, господин, хозяин). В казахском, башкирском, татарском и других тюркских языках «бай» — частый компонент имён и прозвищ, обозначающий достаток или уважение.

Первая часть, «Мезен», менее прозрачна. Скорее всего, это антропоним — личное имя или прозвище. В тюркской ономастике «мезен» может восходить к слову со значением «мера», «размер» или «умеренный». В некоторых диалектах «мезен» — «ровесник», «однолетка». Таким образом, имя Мезен могло характеризовать человека уравновешенного, рассудительного или же указывать на его возрастную группу. Есть и другая, менее вероятная версия: связь с гидронимом Мезень (река на севере России), но для фамилии с тюркским суффиксом «-баев» это выглядит натяжкой — топонимическая основа в таком случае скорее дала бы русскую фамилию Мезенцев.

Образование фамилии типично для XIX — начала XX века, когда у тюркских народов Российской империи фиксировались фамилии по отцу. Мезенбаев буквально означает «сын (потомок) Мезен-бая», то есть человека, которого звали Мезен и которого уважительно величали «бай». Географически фамилия тяготеет к регионам расселения казахов, башкир и татар, чаще всего встречается в Оренбургской, Челябинской областях и в Казахстане. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках эта фамилия почти не фиксируется, что говорит о её относительно позднем письменном закреплении, возможно, уже в советское время при паспортизации.

Сословного статуса первых носителей мы не знаем — «бай» в фамилии не обязательно означал реальное богатство, это могло быть почтительное прозвище или часть составного имени. В любом случае, Мезенбаева — фамилия, которая хранит следы тюркской именной традиции, где личное качество или возраст соединялись с социальным маркером уважения.