Фамилия Юсупбаева — женская форма фамилии Юсупбаев, типичная для тюркской ономастики. Её основа восходит к арабскому имени Юсуп (вариант произношения библейского и коранического пророка Йусуфа — Иосифа), а второй компонент — «бай» — в тюркских языках означает «господин», «богач», «хозяин». Таким образом, имя Юсупбай, от которого пошла фамилия, переводится как «господин Юсуп» или «богатый, как Юсуп». Это составное имя с уважительным или пожелательным оттенком: родители могли так назвать сына, желая ему достатка и почёта.

Фамилия образована по стандартной для тюркских народов модели: к основе Юсупбай добавляется русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного), который в XIX–XX веках массово прикреплялся к тюркским именам при оформлении официальных документов в Российской империи. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Юсупбая». В женском варианте Юсупбаева — «дочь или жена Юсупбая».

Географически фамилия чаще всего встречается среди народов Средней Азии и Поволжья: у казахов, башкир, татар, узбеков, киргизов. В этих регионах имя Юсупбай (или Исюпбай) было распространено, а после фиксации в метриках и паспортах перешло в фамилию. Встречаются и однокоренные варианты: Юсупбаев, Юсупов, Юсупбаевич.

Интересная деталь: в отличие от фамилий на -ов/-ев, которые в русской среде часто закреплялись за крестьянами или мещанами, тюркские фамилии с компонентом «бай» изначально могли указывать на зажиточный или уважаемый род, так как слово «бай» входило в имена знати и состоятельных людей. Однако к XX веку это значение стерлось, и фамилия стала массовой, не неся сословной окраски.