Фамилия Давлеталиев образована по типичной для тюркских народов модели: к имени или прозвищу прибавили русский патронимический суффикс -ев. Основа здесь — составное мужское имя Давлетали, которое распространено у татар, башкир, казахов, узбеков и других народов, исповедующих ислам.

Имя Давлетали состоит из двух корней. Первый — «давлет» (в арабской графике «дауля»), что в тюркских языках означает «богатство», «власть», «могущество», «счастье» или «государство». Второй — «Али» (араб. «высокий», «возвышенный») — одно из имён халифа Али, зятя пророка Мухаммеда, чрезвычайно почитаемое в исламе. Таким образом, Давлетали можно перевести как «богатство Али» или «могущество Али» — имя-пожелание, чтобы ребёнок был силён и удачлив под покровительством этого святого.

Словообразовательный суффикс -ев указывает на то, что фамилия закрепилась в русскоязычной среде, скорее всего, в XIX — начале XX века, когда для учёта нерусского населения активно использовали русские фамильные окончания. Интересно, что в татарской и башкирской традиции встречаются и варианты без суффикса — просто Давлетали, но форма Давлеталиев стала стандартной для документов.

Носители этой фамилии — потомки человека по имени Давлетали. Предки могли быть кем угодно: от зажиточных крестьян или торговцев до мулл и воинов. Географически фамилия тяготеет к Поволжью, Приуралью и Западной Сибири — регионам расселения татар и башкир. Встречается она и у казахов, но там чаще используют форму Даулеталиев, что отражает особенности казахской фонетики (переход «в» в «у»).

Сравнение с однокоренными фамилиями — Давлетов, Давлетшин, Алиев — показывает, что здесь мы имеем дело с двусоставным личным именем, что делает фамилию более редкой и конкретной, чем одноосновные аналоги.