Фамилия Мизимбаев — редкий пример тюркского наследия в русском ономастиконе. В её основе лежит мужское имя Мизимбай, которое состоит из двух частей: «мизим» (искажённое «мысым» — «мой котёнок», ласковое обращение в казахском, башкирском и других тюркских языках) и «бай» (господин, хозяин, богатый человек). Таким образом, имя Мизимбай буквально означало «ласковый, как котёнок, хозяин» или «мой котёночек-господин» — типичное для тюркской традиции составное имя, где уменьшительно-ласкательная форма соединялась с социально престижным титулом.

Суффикс «-ев» указывает на патронимическое происхождение: Мизимбаев — «сын Мизимбая». Фамилия образована по русской модели, но от тюркского корня, что характерно для народов Поволжья, Южного Урала и Казахстана, где в XIX — начале XX века шла активная русификация фамилий. Носители фамилии — потомки человека по имени Мизимбай, который, судя по имени, мог быть уважаемым, но мягким по характеру человеком, либо же имя дали в честь деда с похожими чертами.

Встречается фамилия преимущественно в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане, реже — в Казахстане. Важная деталь: написание с буквой «з» (Мизимбаев, а не Мисимбаев) — это результат адаптации тюркского звука «с» или «з» в русской записи; в оригинале имя могло звучать как Мысымбай. Других однокоренных фамилий (вроде Мизимов, Мизимбай) почти не встречается, что делает Мизимбаева уникальным в своём роде.