Фамилия Сарсенбиева — это женская форма, а её мужской вариант — Сарсенбиев. Такое окончание сразу указывает на тюркское, скорее всего казахское, происхождение. Фамилия образована по русской модели притяжательного прилагательного с суффиксом -ев, но её основа — чисто восточная.

Корень фамилии — составное арабско-персидское имя Сарсенби (или Сарсенбай). Первая часть, «Сарсен», восходит к арабскому «сарсар» — «свежий», «чистый», или же к имени-оберегу, которое давали ребёнку, родившемуся в тяжёлое время (от казахского «сарс» — «мучиться», «маяться»). Вторая часть, «би» или «бай», — тюркский титул, означающий «господин», «богач», «хозяин». В казахской ономастике такие имена (Турсынбай, Куттыбай, Сарсенбай) были распространены повсеместно: имя давали с пожеланием ребёнку стать обеспеченным и уважаемым человеком.

Таким образом, Сарсенбиева буквально значит «потомок Сарсенби» (или «принадлежащая роду Сарсенби»). Носительницы этой фамилии — по происхождению казашки, реже — представительницы других тюркских народов (каракалпаки, ногайцы), у которых тоже встречается имя Сарсенбай. Фамилия не старинная дворянская, а массовая, крестьянская или скотоводческая: в XIX веке при записи в метрические книги русские чиновники просто прибавляли к имени отца окончание -ев/-ов, превращая личное имя в наследственную фамилию.

Интересная деталь: в русском языке фамилия часто склоняется с ударением на второй слог (Сарсе́нбиева), хотя в казахском произношении ударение падает на последний слог (Сарсенби́ева). Это типичный пример адаптации тюркской фамилии к русской фонетике. Если искать географию, то чаще всего Сарсенбиевы живут в Западно-Казахстанской, Атырауской и Мангистауской областях Казахстана, а также в прилегающих регионах России — Астраханской и Оренбургской областях.