Фамилия Нусурбаева — яркий пример антропонима, родившегося на стыке тюркских языков и исламской культурной традиции. Её основа — мужское имя Нусурбай, которое состоит из двух компонентов. Первый, «нусур», — арабо-персидское заимствование, означающее «победа» или «помощь» (от арабского «наср»). Второй, «бай», — древний тюркский титул, обозначающий «господин», «богатый человек», «хозяин». Таким образом, имя Нусурбай можно перевести как «победоносный господин» или «богатый помощник».

Формант «-ева» в фамилии — классический русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность. В данном случае он оформляет фамилию по женской линии (жена или дочь Нусурбая). Мужской вариант фамилии — Нусурбаев. Такая модель образования типична для фамилий народов Северного Кавказа, Поволжья и Средней Азии, где в XIX–XX веках, при взаимодействии с русской административной системой, местные имена и прозвища адаптировались под русские патронимические окончания.

Географически фамилия Нусурбаева наиболее характерна для тюркоязычных регионов, особенно для Казахстана, Киргизии, а также для народов Дагестана (кумыки, ногайцы) и Башкортостана. Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её относительно позднем оформлении и локальном бытовании. В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Нусурбаева напрямую связана с доисламскими тюркскими титулами, которые вошли в состав мусульманских имён, — это редкий случай, когда в одной основе соединились кочевая аристократическая традиция и арабский религиозный лексикон.

С точки зрения социального контекста, носители имени Нусурбай в прошлом могли принадлежать к зажиточным слоям общества — баям, старшинам родов, либо просто к уважаемым людям, получившим такое имя как пожелание богатства и удачи. Фамилия не несёт сословной окраски, но её корень указывает на определённый статус в традиционном обществе. В написании возможны варианты (Нусурбаева, Нусурбаев), но ударение обычно падает на второй слог: Нусу́рбаева.