Фамилия Усурбаев — яркий пример тюркского антропонимического наследия, распространённого у народов Поволжья, Приуралья и Кавказа. Её основа — мужское личное имя Усурбай, которое состоит из двух компонентов: «усур» и «бай». Первая часть восходит к арабскому слову «уср» (трудность, нужда) или к тюркскому «усур» (защита, охрана). В контексте имени «усур» чаще трактуется как «преодолевающий трудности» или «защищённый». Вторая часть — «бай» (богатый, господин, хозяин) — типичный компонент имён у тюркских народов, указывающий на знатность, достаток или пожелание благополучия. Таким образом, Усурбай — это «богатый защитой» или «преодолевающий трудности господин».

Суффикс -ев (а не -ов) указывает на то, что основа имени заканчивается на мягкий или шипящий согласный. В русской грамматике фамилии с таким суффиксом образуются по модели «чей сын?»: Усурбаев буквально значит «сын Усурбая». Фамилия фиксируется в основном у башкир, татар, кумыков, а также у ногайцев. Встречается в Башкортостане, Татарстане, Дагестане, Оренбургской и Челябинской областях. В документах XVIII–XIX веков, например в ревизских сказках, имя Усурбай нередко носили башкиры-вотчинники и тептяри.

С точки зрения социального происхождения, носители фамилии Усурбаев в Российской империи относились к податным сословиям — государственным крестьянам, башкирам-вотчинникам, реже к казачеству. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В советское время фамилия не меняла формы и сохранила исходное ударение на последнем слоге: Усурба́ев. Встречаются варианты написания с одной «с» (Усурбаев) или с удвоенной, но нормативным считается первый вариант.

Стоит отметить, что фамилия Усурбаев не имеет отношения к русскому слову «усурбить» или «усугубить» — это чисто внешнее созвучие. Её корни лежат в мусульманской именной традиции, где «усур» могло быть связано и с арабским «аср» (век, время), но в данном составе имени более вероятно значение «защита» или «трудность». Сравните с однокоренными фамилиями Усурбаев, Усманов, Уразбаев — все они построены по одинаковой модели личное имя + суффикс принадлежности.