Фамилия Гадельгареевы образована от мужского имени Гадельгарай, которое сложили из двух корней. Первый — арабский «Гадиль» (справедливый, правдивый). Второй — тюркско-татарский «Гарай» (достоинство, стремление, сила, могущество). Встречается и написание имени с мягким знаком — Гадильгарай, но в основе фамилии закрепился вариант без него. При русификации добавили суффикс -ев, а звуки слегка изменили для удобства произношения в русской речи.

Историки относят фамилию к типу древних восточных фамилий, корни которых уходят в XV–XVII века. Связывают их с тюркскими народами — выходцами из Золотой Орды, половцами или печенегами. Сведения о восточном происхождении фамилии считаются достаточно точными, поскольку их подтверждает само имя родоначальника.

В Башкирии есть деревня Гадельгар в Бурзянском районе. Не исключено, что предок-основатель родился или жил там. Однако версия происхождения фамилии от этого топонима менее вероятна: скорее, деревню назвали по имени первопоселенца, а не наоборот.

В России немало дворянских родов имели нерусские корни — это способствовало проникновению инонациональных основ в состав русских фамилий. Фамилия Гадельгареевы — один из таких примеров, памятник восточной письменности и культуры, сохранившийся в русском языке.