Фамилия Фатхельбаянов — один из тех редких случаев, когда в русском родовом имени сохранилась почти полная арабская конструкция. Её основа — сложное мусульманское имя Фатхельбаян, которое состоит из двух корней: «фатх» (открытие, победа) и «баян» (разъяснение, ясность, красноречие). Вместе это можно перевести как «победа ясности» или «открытие истины». Имя это не из самых ходовых, но встречается у татар и башкир, особенно в среде духовенства и образованных людей.

Суффикс -ов указывает, что фамилия формировалась в русскоязычной среде по стандартной модели: к полному имени отца прибавляли патронимический суффикс. То есть Фатхельбаянов — буквально «сын Фатхельбаяна». Такая полная передача длинного арабского имени говорит о том, что предок носителя был человеком заметным: возможно, муллой, учителем или книжником, чьё имя не сокращали и не русифицировали.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область. Встречается она нечасто, и носители почти наверняка имеют татарские или башкирские корни. В списках дворянства или купечества Фатхельбаяновых нет — фамилия сугубо крестьянская или духовного сословия, что типично для поздних патронимов, записанных в метриках уже в XIX веке.

Интересно, что фамилия не обрусела до короткой формы, хотя по законам русской фонетики длинное «Фатхельбаян» могли бы сократить до «Фатхель» или «Баянов». То, что этого не произошло, косвенно указывает на высокий статус основателя рода: его имя было на слуху и его не редуцировали в быту. Сравните с однокоренными фамилиями — Фатхутдинов или Баянов: они короче, а Фатхельбаянов остался полным, как архивная запись.