Фамилия Гадельзянов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Сразу отбросим версию о связи с русским словом «гад» или «гадина»: суффикс и ударение указывают на иное. Основа фамилии — «Гадельзян» или «Гадельжан», что характерно для тюрко-татарской и арабо-персидской ономастики. В этом имени угадываются два компонента: «Гадел» (от арабского «адиль» — справедливый, праведный) и «зян» (от персидского «джан» — душа, жизнь). Таким образом, личное имя Гадельзян означает «справедливая душа» или «праведная жизнь». Фамилия образована по русской модели: к восточному имени добавили суффикс -ов, превратив его в родовое прозвание.

Суффикс -ов в таких фамилиях указывает на принадлежность: «сын Гадельзяна» или «из дома Гадельзяна». Окончание -нов (вместо ожидаемого -зянов) — результат фонетического упрощения. В устной речи сочетание «зян» + «ов» могло стянуться: Гадельзян-ов превратилось в Гадельзянов, где «зян» перешло в «зя» перед суффиксом.

Географически фамилия тяготеет к регионам с татарским и башкирским населением, а также к смешанным районам Поволжья и Приуралья. Предки носителей фамилии, скорее всего, были татарами или башкирами, принявшими православие, либо крещёными татарами (кряшенами), у которых со временем закрепилась фамилия по отцу. Встречаются единичные случаи фамилии у азербайджанцев, где компонент «джан» также распространён.

Особенность фамилии — её запись. В документах XIX — начала XX века можно встретить варианты Гадельзянов, Гадельзянов и даже Гаделянов (с выпадением «з»). Современное написание Гадельзянов — результат закрепления упрощённой формы. Фамилия не получила широкого распространения, её носители — это, как правило, потомки одного или нескольких родов, что делает её хорошим маркером для генеалогического поиска.