Фамилия Мизимбаева звучит непривычно для русского уха, и это не случайно: её корни уходят в тюркские языки, скорее всего, в казахский или башкирский. Основа фамилии — личное имя Мизимбай, которое состоит из двух частей. Первая часть, «Мизим» (или «Мызым»), в тюркских диалектах может означать «мой», «принадлежащий мне» или быть вариантом имени, связанного с понятием «устойчивый», «крепкий». Вторая часть — «бай» — широко распространённый компонент в тюркской ономастике, обозначающий «богач», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Мизимбай в буквальном смысле можно перевести как «мой господин» или «крепкий хозяин».

Фамилия образована по стандартной для многих тюркских народов модели: к мужскому имени Мизимбай добавили русский патронимический суффикс -ев, а окончание -а указывает на женскую форму. В русской традиции так оформляются фамилии жён и дочерей, поэтому Мизимбаева — это, скорее всего, фамилия женщины, происходящая от мужской фамилии Мизимбаев. В среде самих тюркских народов фамилия могла писаться и без суффикса, как Мизимбай, но при интеграции в российскую паспортную систему получила привычное окончание.

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием казахов и башкир — это Оренбургская, Челябинская области, республики Башкортостан и Казахстан. Встречается она нечасто, что говорит о её узколокальном происхождении: скорее всего, предки носительницы фамилии жили в одном ауле или селе, и фамилия закрепилась за конкретным родом. Социально это указывает на крестьянские или скотоводческие корни: «бай» в традиционном обществе — не просто богач, а уважаемый глава рода или состоятельный хозяин.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то ближайшая параллель — Мизимбаев (мужская форма), а также более редкие варианты Мизимбай, Мизимбаев-улы. В русском языке фамилию не склоняют по падежам, если она женская (Мизимбаева), и склоняют как обычное прилагательное в мужском варианте (Мизимбаева, Мизимбаеву). Точных сведений о знаменитых носителях в открытых источниках нет, что подтверждает её локальный характер.