Фамилия Яксембаева — женская форма, мужской вариант — Яксембаев. Это типичная фамилия тюркского происхождения, образованная по модели, распространённой у башкир, татар и казахов. Основа фамилии — составное мужское имя Яксембай, которое можно разобрать на две части: «яксем» (или «якшем») и «бай».

Первая часть восходит к тюркскому «якшы» — «хороший», «добрый», «славный». В некоторых диалектах форма «якшем» или «яксем» означает то же самое. Вторая часть — «бай» — в тюркских языках традиционно обозначает «богач», «господин», «хозяин», а в именах часто выступает как пожелание богатства и статуса. Таким образом, имя Яксембай буквально переводится как «добрый господин» или «славный богач». Имя давали с надеждой, что мальчик вырастет удачливым и уважаемым человеком.

Суффикс «-ев» (в мужском варианте) указывает на принадлежность: Яксембаев — сын Яксембая. В русской канцелярской традиции XIX–XX веков тюркские имена и прозвища при записи в метрики и переписи получали стандартные русские патронимические суффиксы «-ов», «-ев» или «-ин». Фамилия закрепилась в том регионе, где было распространено имя Яксембай — в южноуральских и приуральских степях, среди башкирских родов и татарских общин. Встречается она и у казахов, но реже, так как у них более типичны окончания «-улы», «-кызы» или «-ов» в русифицированной форме.

Интересная деталь: в башкирском ономастиконе есть несколько фамилий с корнем «якшы» — Якшибаев, Якшембетов. Яксембаев отличается от них именно второй частью «бай», что делает её «именем-пожеланием» в чистом виде, без дополнительных суффиксов. Род занятий предков по одной фамилии не определить — имя не указывает на профессию. Скорее всего, первые носители были скотоводами или земледельцами, жившими в аулах, а сама фамилия просто передаёт имя основателя рода.

Поскольку фамилия не относится к числу массовых, сведений о её дворянском или купеческом происхождении нет. В дореволюционных списках она встречается преимущественно у приписанных к башкирским волостям крестьян и тептярей. В современной России Яксембаевы живут в Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях.