Фамилия Алигусейнов — типичный пример фамилии, образованной от сложного арабского имени, которое пришло в русский язык через тюркские и кавказские традиции. В её основе лежит составное имя Алигусейн (варианты: Али-Гусейн, Алихусейн). Первая часть — Али (араб. «высокий», «возвышенный») — одно из имён зятя пророка Мухаммеда, четвёртого праведного халифа. Вторая часть — Гусейн (араб. «хороший», «красивый») — имя его внука, особо почитаемого у шиитов. Таким образом, полное имя означает что-то вроде «Али и Гусейн» или «Али, отец Гусейна», но в бытовой традиции оно стало единым личным именем.

Русский суффикс -ов, добавленный к основе Алигусейн, указывает на стандартный способ русификации фамилий: «чей?» — «Алигусейнов», то есть «потомок Алигусейна». Такая модель образования типична для народов Северного Кавказа, Закавказья и Поволжья, где арабские имена широко распространены, но при оформлении документов в Российской империи они получали русское окончание. Фамилия почти не встречается у этнических русских; её носители — в основном азербайджанцы, лезгины, татары и другие народы, исповедующие ислам.

Особенность фамилии — её чёткая религиозная окраска. Имена Али и Гусейн связаны с шиитской ветвью ислама, поэтому предки носителя фамилии, скорее всего, были мусульманами-шиитами, возможно, происходившими из регионов, где шиизм традиционно силён: южный Дагестан, Азербайджан, Иран. В дореволюционной России такие фамилии нередко давали представителям духовенства или людям, чьи отцы были уважаемыми религиозными деятелями, но чаще всего это просто патроним, закрепившийся за крестьянином или ремесленником.

Встречаются варианты написания: Али-Гусейнов, Алихусейнов (с буквой «х» вместо «г»), что связано с особенностями произношения в разных диалектах. В советское время написание унифицировали, и форма Алигусейнов стала преобладающей. Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Алиев, Гусейнов, Алиханов), то Алигусейнов стоит особняком: оно не отсылает к одному имени, а фиксирует именно двойное имя, что встречается реже.