Фамилия Черныгалов — редкий случай, где славянская основа «черн-» (чёрный) соединилась с неочевидным суффиксальным оформлением. На первый взгляд, корень прозрачен: «черныга» или «черныга» — это человек с чёрными волосами, смуглой кожей, либо же носитель прозвища по тёмной одежде или мрачному нраву. Но фамилию создал не суффикс -ов, а более редкий формант -алов, который встречается в фамилиях вроде Козыгалов, Балыгалов, Пузыгалов. В таких случаях основа почти всегда — прозвище, оканчивающееся на -ыга (-ига). В говорах суффикс -ыга придавал слову пренебрежительный или шутливый оттенок: так, «черныга» могло означать не просто «чернявый», а «черномазый», «чумазый» — возможно, так дразнили ребёнка, который вечно пачкался, или человека, работавшего с углём, сажей, дёгтем.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: прозвище Черныга → Черныгалов («сын Черныги»). Интересно, что в документах XVII–XVIII веков фамилия могла писаться иначе: Черныгалев или Черныголов — из-за неустойчивости безударных гласных. Географически фамилия привязана к южнорусским и украинским землям: чаще всего она встречается в бывших Курской, Воронежской, Харьковской губерниях. В этих краях «черныгой» могли называть не только внешность, но и вид растения (черноголовник) или даже птицу (чёрного дрозда), но прозвищное происхождение всё же вероятнее.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Чернышёв, Черняев, Черников — показывает, что Черныгалов стоит особняком: его основа не от имени или прилагательного, а от экспрессивного прозвища, которое почти не встречается в официальных переписях. Это значит, что предок носителя фамилии был человеком с яркой, заметной чертой — скорее всего, внешней, — и эту черту закрепили в бытовом, а не в книжном слове.