Фамилия Балгаева восходит к мужскому имени Балгай — тюркскому по происхождению, которое складывается из корня «бал» (мёд) и уменьшительно-ласкательного аффикса -гай (-кай). В буквальном смысле имя Балгай означает «ребёнок сладкий, как мёд». Скорее всего, так называли долгожданного или горячо любимого малыша, вкладывая в имя всю родительскую нежность. Эта версия — основная, она объясняет фамилию через личное имя, что для тюркских фамилий типично: суффикс -ев (в женской форме -ева) присоединили к основе Балгай, и получилось «из рода Балгая».

Менее вероятное объяснение связывает фамилию с прозвищем Балга. В словаре Даля «балга» — это род кустарников и небольших деревьев семейства гребенщиковые. Такое растение использовали как топливо, для закрепления песков и в озеленении засоленных почв. Если принять эту версию, предок Балгаевых мог заниматься выращиванием балги или жить в местности, где эти заросли были распространены. Однако прозвищ от названий кустарников в тюркской среде встречается меньше, чем имён с ласкательными аффиксами, поэтому версия с именем Балгай выглядит убедительнее.

Словообразовательная модель проста: основа Балгай (или реже Балга) плюс типичный русский патронимический суффикс -ев. Такое оформление встречается у многих фамилий тюркского корня, которые адаптировались в русской среде через добавление фамильного окончания. Где именно и когда закрепилась фамилия Балгаева — вопрос, требующий отдельных генеалогических разысканий, но её корни уходят в тюркоязычные регионы, где имя Балгай было в ходу.