Фамилия Агабейли — одна из тех, что не вписывается в привычную русскую модель на -ов или -ин. Её окончание -ли выдает восточное, конкретнее — азербайджанское или тюркское происхождение. В тюркских языках суффикс -ли/-лы обычно образует прилагательные со значением обладания чем-либо или принадлежности к чему-то, а в фамилиях он нередко указывает на место рождения или род занятий. Здесь он присоединен к основе «Агабей».

Основа «Агабей» — составное имя или прозвище. Первая часть, «ага», в тюркских языках означает «господин», «старший», «почтенный человек». Вторая часть, «бей», — титул знатного человека, князя или военачальника, аналог европейского «господин». Таким образом, «Агабей» буквально переводится как «господин господ» или «почтенный бег», подчеркивая высокое положение носителя. Встречается это имя и как мужское личное имя, и как обозначение уважаемого человека.

Фамилия Агабейли, следовательно, могла означать «принадлежащий роду Агабея» или «выходец из семьи Агабея». В Азербайджане и других тюркоязычных регионах фамилии на -ли часто указывали на происхождение из конкретного села или рода. Поэтому предки носителя фамилии могли быть либо прямыми потомками человека по имени Агабей, либо жителями населенного пункта, названного в честь такого человека.

Написание «Агабейли» — это русифицированная или кириллическая передача азербайджанской фамилии Ağabəyli. В оригинале она произносится с мягким «г» и ударением, скорее всего, на последний слог. В русском языке фамилия склоняется по правилам для фамилий на -ий, -ый, то есть «Агабейли» (несклоняемая в мужском и женском роде, если заканчивается на -и), хотя в разговорной речи иногда можно услышать варианты склонения как прилагательного.

Среди носителей фамилии есть известные азербайджанские деятели культуры и науки, но в целом фамилия не является массовой за пределами Закавказья. Для русского уха она звучит необычно и сразу указывает на восточные корни, что делает её легко узнаваемой и отличимой от славянских фамилий.