Фамилия Байгильдинов — одна из тех, где разбор начинается не с корня, а с суффикса, потому что он сразу выдаёт географию. Формант -ов указывает на русскую модель образования фамилий, но сама основа явно тюркская. Это типичный случай, когда в XIX–XX веках фамилию «обрусели» путём добавления русского патронимического суффикса к нерусскому имени или прозвищу.

Основа Байгильдин восходит к татарскому или башкирскому мужскому имени Байгильде (также встречается вариант Байгильда). Имя составное: бай — «богатый, господин, хозяин» (в тюркских языках) и гильде/кильде — «пришёл, прибыл». Буквально — «богатство пришло» или «богатый прибыл». Такие имена-пожелания были распространены у тюркских народов: родители надеялись, что ребёнок принесёт в дом достаток и удачу. В русской среде имя превратилось в фамилию по схеме «чей?»: сын Байгильды — Байгильдин, а затем — Байгильдинов.

Географически фамилия чаще всего встречается среди татар, башкир, а также у казахов (хотя у последних фамилия чаще остаётся без русского суффикса — Байгильдин). В России основные очаги — Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Интересно, что в документах XVII–XVIII веков, когда татарские и башкирские имена только начинали фиксировать в русских переписях, форма Байгильдин встречается раньше, чем Байгильдинов. Суффикс -ов добавили позже, возможно, под влиянием канцелярской унификации: так фамилия звучала «по-русски» привычнее.

С точки зрения социального статуса предки Байгильдиновых, скорее всего, были крестьянами или служилыми людьми из татарских и башкирских сословий (тептяри, башкиры-вотчинники). Встречается фамилия и среди оренбургских казаков — в казачью среду часто входили крещёные татары и башкиры, менявшие веру, но сохранявшие родовые имена.

Сравнение с однокоренными фамилиями: Байгильдин, Байгильдеев, Байкельдин — все они образованы от того же имени, но с разными суффиксами. Байгильдинов — самая «русифицированная» форма, что говорит о длительном проживании носителей в русскоязычной среде, возможно, в Поволжье или на Урале.