Фамилия Мирзакаев — один из ярких примеров того, как русская фамильная модель на -ев переработала восточное имя. Её основа восходит к арабско-персидскому титулу «мирза» (от «амир-заде» — «сын эмира», «княжич») и тюркскому компоненту «кай» или «кайы» — древнему родовому имени, известному по огузским племенам. В сочетании Мирзакай означает «мирза из рода Кайы» или «князь-кайы». Суффикс -ев (а не -ов) здесь не случаен: он прикрепляется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «й», и в фамилии Мирзакаев он заменил финальное «й» исходного имени Мирзакай.

В отличие от многих фамилий на -ев, которые образованы от крестильных имён (Иван — Иванов), Мирзакаев — фамилия прозвищно-титульная. Её носители — потомки человека, которого в XV–XVII веках прозвали Мирзакаем. Такое прозвище могли дать служилому татарину, башкиру или выходцу из Казанского или Астраханского ханства, перешедшему на русскую службу. В документах XVII века встречаются «мирзы» — так русские дьяки называли знатных татарских и ногайских военачальников, не имевших княжеского титула в русской иерархии. Фамилия Мирзакаев закрепилась за теми родами, где прозвище Мирзакай стало родовым именем ещё до окончательного оформления фамилий в XIX веке.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где исторически жили татары и башкиры. В ревизских сказках XVIII века в Оренбургской и Уфимской губерниях встречаются записи о «мирзакаевых» — чаще всего это были тептяри или служилые татары. Интересно, что в русских переписях фамилию могли записать двояко: Мирзакаев и Мирзакеев, в зависимости от того, как местный писарь слышал гласную в последнем слоге. Первый вариант закрепился как нормативный.

С точки зрения словообразования фамилия уникальна тем, что объединяет два разноязычных элемента в одно прозвище, которое затем русифицировали суффиксом. Это не просто «сын Мирзы» (была бы фамилия Мирзин или Мирзаев), а именно «сын Мирзакая» — человека, чьё имя уже было составным. Среди однокоренных фамилий — Мирзаев, Мирзаянов, Мирзаканов. Мирзакаев стоит особняком из-за редкого компонента «кай», который отсылает к племенной генеалогии, а не к личному имени отца.