Фамилия Гагальчая — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. Чтобы понять, откуда она взялась, нужно отбросить современное звучание и присмотреться к словообразованию. Основа здесь — «Гагальч», а окончание «-ая» указывает на то, что перед нами, скорее всего, фамилия южнорусского или украинского типа, образованная от прозвища или прилагательного. В отличие от фамилий на «-ов» и «-ин», такие формы часто закреплялись за одним человеком в устной речи и не менялись по родам.

Наиболее логичная версия связывает фамилию с диалектным словом «гагаль» или «гагара». В русских говорах «гагарой» называли не только птицу, но и долговязого, неуклюжего человека, а также того, кто издаёт гортанные, «гагакающие» звуки. Уменьшительный суффикс «-ч-» (Гагальч-) мог придать прозвищу оттенок «маленькая гагара» или «сын того, кого звали Гагаль». Со временем прозвище Гагальчий (чей? — Гагальчий) застыло в форме женского рода прилагательного «Гагальчая», что типично для фамилий, записанных по документам как «такая-то» (например, «вдова Гагальчая»).

Менее вероятная, но не исключённая версия — связь с тюркскими корнями. В некоторых тюркских языках «гага» может означать «дед» или «предок», а «гальча» — искажённое «калча» или «киргиз». Однако для такого варианта нет достаточных исторических свидетельств, и более простым выглядит происхождение от живого русского прозвища по поведению или внешности.

Географически фамилия встречается в единичных записях на юге России и в восточных областях Украины, что подтверждает её диалектный характер. Носители фамилии, вероятно, происходят из крестьянской или казачьей среды, где прозвища давались метко и навсегда. Поскольку фамилия не получила распространения, её обладатели, скорее всего, происходят из одного или двух родов, разошедшихся по разным губерниям в XIX веке.