Фамилия Гаджаталиев — один из тех случаев, когда географическая привязка и этнический контекст говорят больше, чем разбор корня. Она почти наверняка указывает на происхождение из народов Северного Кавказа или Закавказья, где распространены фамилии с компонентом «Гаджи-». В основе лежит арабское слово «хаджи» (حاج — hājj) — почётное звание мусульманина, совершившего паломничество в Мекку. В тюркских и кавказских языках начальное «х» часто переходит в «г» или «к», поэтому «Гаджи» — та же форма, что и привычное русскому уху «Хаджи». Второй корень, «Тали», скорее всего, восходит к арабскому имени Талиб (طالب — «ищущий знания», «учащийся»). Соединяясь, «Гаджи» и «Тали» дают имя Гаджиталиб (или Гаджатали) — «паломник Талиб», то есть человек, который и в вере утвердился, и к знаниям стремился.

Суффикс «-ев» — типичный русский патронимический формант, который присоединяли к фамилиям при документальном оформлении в Российской империи, особенно в XIX — начале XX века. Сама модель «имя + суффикс» означает «сын такого-то»: Гаджаталиев — сын Гаджатали. Интересно, что фамилия сохранила необычное стяжение: полное имя звучало бы как Гаджиталиб, а в бытовом произношении могло сократиться до Гаджатали, откуда и пошла фамильная форма.

Географически фамилия чаще всего встречается среди лезгин, табасаранцев, рутульцев и других народов Южного Дагестана, а также у азербайджанцев. В этих регионах имя Талиб (часто в форме Тали) было распространено, а приставка «Гаджи» указывала на социальный статус предка — уважаемого человека, побывавшего в хадже. В отличие от многих русских фамилий, которые образовывались от прозвищ или профессий, Гаджаталиев — чисто патронимическая фамилия от двусоставного арабо-мусульманского имени. Это значит, что предок носителя фамилии был не просто Талибом, а именно Гаджиталибом — что подчёркивало его религиозный авторитет.