Фамилия Нысанбай — редкий случай, когда мы с высокой вероятностью можем говорить не о русской, а о казахской или тюркской фамилии, которая в русском языке сохранила исходное написание. Она не образована по стандартной восточнославянской модели (с суффиксами -ов, -ин, -ский), а представляет собой полное имя, ставшее фамилией. Это характерно для многих народов Средней Азии, где фамилии часто совпадают с личными именами или отчествами.

В основе лежит сложное имя Нысанбай. Первая часть — «нысан» (в казахском и родственных тюркских языках — «знак», «метка», «цель», а также «знамение» или «примета»). Вторая часть — «бай», распространенный компонент в тюркских именах, означающий «богатый», «господин», «хозяин», а в более архаичном контексте — «вождь» или «старший». Таким образом, Нысанбай можно перевести как «господин с отметиной» или «богатый знаком» — вероятно, имелась в виду особая примета, родимое пятно или знак судьбы, который выделял человека. Имя давали с пожеланием, чтобы ребенок был заметным, удачливым и состоятельным.

Поскольку фамилия не прошла русификацию (нет суффикса -ов/-ев), носители Нысанбай — это, скорее всего, потомки казахов или других тюркских народов (например, каракалпаков или ногайцев), чья фамилия была зафиксирована в советских документах в исходной форме. Встречается она преимущественно в Казахстане, а также в приграничных регионах России (Астраханская, Оренбургская области) и в среде казахской диаспоры.

Интересная особенность: в XIX — начале XX века имя Нысанбай было довольно популярным в казахской среде. Сейчас оно почти не дается новорожденным, но сохранилось как фамилия. Вариант написания с «ы» (а не с «и») — точная передача тюркского произношения, что отличает её от возможных омонимов. Других версий происхождения (например, из арабского или персидского) ономасты не выдвигают — корни здесь однозначно тюркские и прозрачные.