Фамилия Нуркасынов — одна из тех, что прямо указывает на мусульманское, скорее всего, казахское происхождение. Она образована по стандартной для тюркских народов модели: к полному имени Нуркасын добавляется русский патронимический суффикс -ов, который в русской канцелярской традиции приписывали к фамилиям всех нерусских подданных империи. Без суффикса исходная форма звучала бы как Нуркасын — это и есть имя, от которого всё пошло.

Само имя Нуркасын — составное. Первая часть, «Нур», в переводе с арабского означает «свет», «сияние», «луч». Вторая часть, «Касын», — это тюркская огласовка арабского имени Касим (встречается написание Касым, Касим), что значит «распределяющий», «делящий», «раздающий доли». В исламской традиции это одно из имён, связанных с понятием справедливости и божественного распределения благ. Таким образом, имя Нуркасын можно истолковать как «свет Касима» или «сияющий, как Касим» — то есть человек, несущий свет и справедливость.

С точки зрения словообразования, фамилия Нуркасынов — типичный пример русификации тюркского антропонима. В казахской среде, откуда фамилия, скорее всего, родом, окончание -ов не нужно: там человек остаётся Нуркасын, а его дети — Нуркасынулы (сын Нуркасына). Но после вхождения Казахстана в состав Российской империи и в советский период, особенно при паспортизации 1930-х годов, к именам массово пришивали русские суффиксы, чтобы унифицировать документооборот. Так Нуркасын стал Нуркасыновым.

Географически фамилия плотнее всего привязана к Казахстану, особенно к южным и западным областям. В России она встречается редко, в основном среди потомков казахов, переехавших в соседние регионы — Оренбургскую, Астраханскую области. Встречается и вариант написания Нуркасимов, где «с» заменяется на «с» с «и» — это следствие разного прочтения арабской буквы «син» в разных тюркских диалектах.

Сословного барьера у этой фамилии не было: её могли носить и скотоводы, и торговцы, и потомки биев (родовых старшин). Имя Нуркасын не было исключительно аристократическим, но и не считалось простонародным — оно отражало религиозную традицию, а не социальный статус. Так что предки современного Нуркасынова, скорее всего, были обычными кочевниками или оседлыми казахами, которых в какой-то момент записали «по отцу» в русском стиле, и фамилия закрепилась.