Фамилия Юсембели — редкая и сложная для однозначной этимологии. Её необычный облик сразу привлекает внимание: окончание -и, нехарактерное для исконно русских фамилий (которые обычно оканчиваются на -ов, -ин, -ский), указывает на иноязычное происхождение. Скорее всего, перед нами фамилия, пришедшая из тюркских или кавказских языков, где суффикс -ли/-лы является продуктивным и означает «имеющий отношение к чему-либо» или «обладающий чем-то». В этом случае основа «Юсембе» может быть именем, географическим названием или прозвищем.

Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с тюркским именем Юсуф (библейский Иосиф) в одной из его диалектных форм. В некоторых тюркских языках имя могло звучать как Юсем, а компонент «бели» — это искажённое «бей» (господин, князь) или «били» (знающий, мудрый). Таким образом, Юсембели могло означать «из рода Юсуфа» или «Юсуф-господин». Однако стоит учесть, что это реконструкция: в официальных источниках (например, в списках фамилий Российской империи или советских переписях) фамилия почти не встречается, что говорит о её крайней локальности.

Возможен и другой путь: фамилия могла возникнуть как прозвище по месту жительства. В Турции, Азербайджане или на Северном Кавказе существует топоним Юсембели (например, название села или урочища). Переселенец, покинувший такое место, получал прозвище «Юсембели», то есть «тот, кто из Юсембели». В таком случае фамилия — это типичная «географическая» модель, распространённая у многих народов.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Юсембели в России — это, скорее всего, потомки тюркских или горских народов (татар, башкир, кумыков, азербайджанцев), которые могли переехать в центральные регионы в XIX–XX веках. Суффикс -и в русском написании — это калька с тюркского аффикса, сохранившаяся при записи фамилии в документах. Встретить такую фамилию сегодня можно лишь у нескольких семей, и её уникальность делает её настоящей загадкой для этимолога: без точной записи на языке-источнике (арабской графики или латиницы) установить корень можно только предположительно.