Фамилия Гагизов образована от тюркского имени Гагиз. В основе лежит арабское имя Газиз (Азиз), означающее «могучий», «дорогой», «уважаемый», но с характерной для ряда тюркских языков перестановкой согласных: «з» перешло в «с» на конце, а в начале произошло озвончение «г» вместо «а». Таким образом, Гагиз — это местный фонетический вариант имени Азиз, а Гагизов — «сын Гагиза», «потомок Гагиза».

Типичный для русской и тюркской ономастики суффикс -ов указывает на принадлежность к роду. Окончание на -ов, а не на -ин, говорит о том, что имя-основа Гагиз относилось к мужчинам недуховного сословия и не заканчивалось на -а/-я. Фамилия широко распространена среди татар и башкир, где подобные патронимы на -ов стали массово фиксироваться в XIX веке при переписях и паспортизации, заменяя собой старые родовые прозвища.

Встречается и более редкая версия: от прозвища Гагиз, связанного с диалектным словом «гагыз» — так в некоторых говорах называли крикливого, настойчивого человека или того, кто громко и отрывисто смеётся. Однако эта гипотеза уступает первой по частотности и документальной поддержке: в метрических книгах и ревизских сказках Поволжья и Приуралья имя Гагиз фиксируется именно как личное, а не как прозвище.

С точки зрения географии, фамилия Гагизов наиболее плотно представлена в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречается она и у казахов, но там чаще пишется как Гагиз, без русского суффикса. По социальному составу предки Гагизовых — в основном крестьяне и мелкие торговцы, реже — муллы или учителя при медресе, так как имя Азиз (Гагиз) было популярно в среде, ценившей арабскую образованность.