Фамилия Насыпаева образована от мужского имени Насыпай, которое, в свою очередь, восходит к тюркскому глаголу со значением «насыпать», «сыпать». В прошлом это имя или прозвище давали ребенку в семье, где дети умирали в младенчестве — существовал обычай «обманывать» злых духов, давая новорожденному имя, символизирующее что-то незначительное или мимолетное, вроде «насыпанного» (то есть не закрепленного, не постоянного). Согласно другой, более прозаичной версии, прозвище Насыпай мог получить человек, занятый в торговле сыпучими товарами — зерном, мукой, песком, или же работник, отвечающий за дозировку и отмеривание.

Фамилия зафиксирована с суффиксом -ев, что типично для русских фамилий, образованных от основ, оканчивающихся на -ай: Насыпай → Насыпаев. Женская форма Насыпаева — это вариант по материнской линии. Встречается фамилия преимущественно в регионах с сильным тюркским влиянием — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди казахских и башкирских родов, где имя Насыпай (или Насыпбай) бытовало как самостоятельное. Ударение в фамилии плавающее: в русской среде чаще на втором слоге (Насы́паева), в тюркской — на последнем (Насыпаева́).

Любопытно, что однокоренные фамилии — Насыров, Насыпов — имеют иное происхождение: они восходят к арабскому имени Насыр («помощник»), тогда как Насыпаев сохранила буквальный, «действенный» смысл. Это редкий случай, когда глагольная основа не перешла в разряд имен через уменьшительную форму, а осталась в чистом виде.