Фамилия Сарсемалиева — женская форма мужской фамилии Сарсемалиев, которая образована от личного имени Сарсемали. Это составное имя тюркского происхождения, распространённое у казахов, киргизов и других народов Средней Азии. Первая часть — «сарсем» — восходит к казахскому слову «сәрсен» или «сәрсенбі», что означает «среда» (день недели). Вторая часть — «али» — арабское имя Али (высокий, возвышенный). Таким образом, Сарсемали можно перевести как «Али, родившийся в среду» или «средовый Али».

Традиция давать имена по дню недели характерна для тюркской ономастики: ребёнку давали имя, соответствующее дню его рождения, чтобы подчеркнуть связь с календарём и привлечь удачу. Среда (сәрсенбі) в народной культуре считалась нейтральным или удачным днём, поэтому имя Сарсемали не несло негативного оттенка. Суффикс «-ев» в фамилии — русский патронимический формант, который добавили при оформлении фамилий в документах Российской империи и СССР. В казахской среде фамилии часто русифицировали, заменяя тюркские окончания на «-ов»/«-ев».

Фамилия Сарсемалиева бытует в основном в Казахстане, Киргизии и среди диаспор этих народов в России. Встречаемость невысокая, что указывает на локальное происхождение от конкретного рода или аула. Носительницы фамилии — потомки человека по имени Сарсемали, который жил, скорее всего, в XIX — начале XX века. Социальный статус предков мог быть разным: от скотоводов до ремесленников, но точных данных о сословной принадлежности нет — фамилия не даёт привязки к знатному роду.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: основа — личное имя, суффикс — русский патроним, окончание — женский показатель. Ошибки при записи в советских паспортах могли породить варианты Сарсемалиева/Сарсемалиева/Сарсемалиева — с удвоением «с» или заменой «е» на «ё», но исходная форма фиксируется по имени.