Фамилия Тусупбаев — один из тех случаев, когда русская фамильная модель на -ев накладывается на имя, которое не имеет славянских корней. Основа здесь — тюркское мужское имя Тусупбай, которое состоит из двух частей. Первая, «Тусуп», — это фонетический вариант имени Юсуф (библейский Иосиф) в казахской и киргизской среде. Вторая часть — «бай», распространённый компонент в тюркских именах, означающий «богач», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Тусупбай можно перевести как «богатый, как Юсуф» или «господин Юсуф». В исламской традиции пророк Юсуф почитается за красоту и мудрость, так что имя могло нести пожелание этих качеств.

Фамилия Тусупбаев образована по русской модели: к основе Тусупбай добавили патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Такая схема была характерна для делопроизводства Российской империи XIX — начала XX века, когда представителям казахских и других кочевых народов давали фамилии по имени отца. Если отца звали Тусупбай, его сын в документах записывался как Тусупбаев. Со временем это закрепилось как наследственная фамилия.

Географически фамилия тяготеет к Казахстану, особенно к южным и западным регионам, где имя Тусуп распространено. Встречается она и в Киргизии, а также среди диаспор в России. В отличие от многих русских фамилий, которые могут указывать на ремесло или место жительства, Тусупбаев прямо говорит о родовой связи: предки носителя — потомки человека по имени Тусупбай.

Любопытно, что в среде казахских фамилий компонент «бай» встречается очень часто (например, Аманбаев, Бекбаев), но сочетание с «Тусуп» встречается реже, что делает фамилию узнаваемой. В советское время, когда шла массовая русификация, написание закрепилось именно с окончанием -ев, хотя в исконной казахской записи форма была бы Түсіпбайұлы (Тусупбайулы — «сын Тусупбая»).