Фамилия Сисанбаев — яркий пример тюркской модели образования фамилий, распространённой у башкир, татар, казахов и ногайцев. Основа здесь — мужское имя Сисанбай, которое состоит из двух частей: «Сисан» (вероятно, вариант имени Сысан или Сызган, что в некоторых тюркских наречиях означает «острый», «проницательный») и «бай» — титул богатого, уважаемого человека, хозяина. Таким образом, имя Сисанбай можно перевести как «проницательный господин» или «острый умом богач». В дореволюционную эпоху такие имена давали с пожеланием, чтобы мальчик вырос умным и состоятельным.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Сисанбаев буквально означает «из рода Сисанбая», «сын Сисанбая». Фамилия закрепилась в русской письменности после ревизий и переписей, когда тюркские народы получали официальные фамилии по отцу. Встречаются варианты написания с «-ов» (Сисанбайов) и с удвоенной «с» (Сиссанбаев), но основная форма — с одной «с» и окончанием «-ев».

Географически фамилия привязана к Южному Уралу и Приуралью, особенно к Башкортостану и Оренбургской области. Встречается она и у казахов Западного Казахстана. Носители фамилии — потомки скотоводов, земледельцев или воинов, которые в XIX — начале XX века перешли от родового имени к наследственной фамилии. Социальный статус предков был разным: от рядовых общинников до старшин и баев.

В ономастике эта фамилия интересна тем, что сохранила архаичный антропоним Сисан, который сегодня почти не встречается как самостоятельное имя. В отличие от более частых фамилий вроде Исанбаев или Усманбаев, Сисанбаев — редкая, с уникальным первым компонентом, что делает её ценной для генеалогического поиска.