Фамилия Фазлыкаева — редкий пример, где основа, суффикс и окончание работают как единый механизм, указывающий на происхождение почти без вариантов. Это женская форма, мужская — Фазлыкаев. В основе лежит арабское имя Фазлы (от «фадль» — достоинство, милость, щедрость), распространённое у тюркских и кавказских народов, принявших ислам. Суффикс -кай характерен для татарской и башкирской антропонимии: он придаёт имени ласкательно-уменьшительный оттенок, превращая Фазлы в Фазлыкай (буквально «маленький Фазлы» или «Фазлы, которого мы ласково называем»). Финальный суффикс -ев (а не -ов) — результат фонетического смягчения в тюркской среде: в башкирском и татарском языках конечный согласный основы «й» требует именно такого окончания при русификации.

Географически фамилия тяготеет к юго-востоку Татарстана и северо-востоку Башкортостана, особенно к районам вдоль реки Белой и предгорьям Урала. В этих местах имя Фазлыкай фиксируется в метрических книгах XIX века как мужское личное имя, а не прозвище. То есть Фазлыкаевы — потомки конкретного человека по имени Фазлыкай, а не носители профессионального или уличного прозвища. Сословно предки, скорее всего, были государственными крестьянами или тептярами — так в Приуралье называли плативших ясак земледельцев нетатарского происхождения, которые со временем переняли тюркский язык и имена.

Интересно, что фамилия почти не встречается за пределами этих двух республик: в центральных архивах России единичные записи появляются только в советских паспортных данных 1930-х годов. Это указывает на локальный очаг бытования без миграционных всплесков. Из-за редкости корня в ономастических словарях (например, у Унбегауна нет прямого разбора Фазлыкаева) фамилию часто путают с более частотной Фазлыевой, где основа — Фазлы без уменьшительного суффикса. Но разница принципиальна: Фазлыев — от отца по имени Фазлы, а Фазлыкаев — от отца, которого звали ласковым вариантом Фазлыкай. В бытовой речи носители фамилии иногда сталкиваются с тем, что её записывают как Фазлыкаева с двойным «а» на конце (по аналогии с казахскими фамилиями), хотя в русской документации устоялась форма через «е».