Фамилия Арстангалиева — одна из тех, где с первого взгляда понятно, что корни её тюркские и мусульманские. В основе лежит сложное имя Арстангали, которое в разных тюркских языках (казахском, башкирском, татарском, киргизском) звучало как Арслангали или Арстангали. Первая часть — «арслан» или «арстан» — означает «лев». Вторая часть — «гали» — восходит к арабскому имени Али (высокий, великий, возвышенный). Таким образом, имя Арстангали переводится как «Лев Али» или «Могучий, как лев», что отсылает к почитанию халифа Али, двоюродного брата и зятя пророка Мухаммеда, особенно чтимого у шиитов, но и в суннитской среде это имя было распространено.

Фамилия образована по русской модели: к основе Арстангали- добавлен суффикс -ев, а окончание -а указывает на женскую форму. То есть носительница фамилии Арстангалиева — женщина, а её предок по мужской линии носил фамилию Арстангалиев. Такая модель типична для фамилий, которые в XIX — начале XX века получали представители тюркских народов, входивших в состав Российской империи, особенно при переходе от патронимической системы (когда человека называли по отцу) к наследственным фамилиям.

Интересная деталь: в отличие от многих русских фамилий на -ов/-ев, которые образовывались от крестильных имён, здесь мы видим прямой перенос сложного составного имени. В казахской и башкирской среде такие имена, как Арстангали, были довольно популярны, и фамилия Арстангалиева встречается преимущественно среди казахов, башкир и татар. Географически она чаще всего привязана к западному Казахстану, Оренбургской области и Башкортостану.

В написании фамилии возможны варианты: Арслангалиева (с буквой «с» вместо «ст»), что ближе к литературной тюркской норме. Однако форма «Арстангалиева» закрепилась в русских документах, вероятно, из-за особенностей произношения в конкретном диалекте или при записи со слуха чиновниками. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Арсланов, Галиев, Арсланалиев, — то Арстангалиева стоит особняком: она сохранила полную двухкорневую структуру, не редуцировавшись до более короткого варианта. Это говорит о том, что фамилия могла возникнуть не в крестьянской среде, где часто «обрубали» концы, а, возможно, у потомков уважаемого человека, чьё полное имя не хотели сокращать.