Фамилия Балгаевы образована от мужского имени Балгай, которое имеет тюркские корни. Имя Балгай построено по модели, характерной для тюркской ономастики: основа «бал» (в переводе с тюркского — «мёд») и уменьшительно-ласкательный аффикс «-гай» (или «-кай»). Таким образом, буквальное значение имени — «ребёнок сладкий, как мёд». Скорее всего, родители давали такое имя сыну как пожелание сладкой, счастливой жизни или как выражение нежности. Эта версия выглядит наиболее правдоподобной, если учитывать, что подобные «сладкие» имена (например, Балташ, Баллы) встречаются у многих тюркских народов.

Существует и другое, менее вероятное объяснение. Согласно словарю Владимира Даля, «балга» — это название кустарника из семейства гребенщиковых, который растёт на засолённых почвах и используется для закрепления песков, как топливо и для озеленения. Если фамилия происходит от прозвища Балга, то её основатель мог заниматься выращиванием или заготовкой этого растения. Однако эта гипотеза слабее, так как прозвища от названий растений в тюркской среде встречаются реже, чем имена с «ласкательным» значением.

Фамилия Балгаевы относится к распространённому типу древних восточных фамилий, которые вошли в русский обиход через выходцев из Золотой Орды, печенегов или половцев. В XV–XVII веках многие нерусские дворяне и служилые люди принимали православие и получали фамилии, образованные от их прежних имён с помощью типичного русского суффикса «-ев», указывающего на принадлежность. Таким образом, Балгаевы — это пример того, как тюркское имя органично влилось в русскую фамильную систему, сохранив память о сладком имени своего родоначальника.