Фамилия Галлеев образована от имени или прозвища Галлей. В основе лежит тюркское мужское имя Гали (Галей, Галлей), которое восходит к арабскому «али» — «высокий», «возвышенный», «могучий». Это одна из форм имени Али, широко распространённого у народов, исповедующих ислам, особенно у татар и башкир. Таким образом, Галлеев — типичная фамилия тюркского происхождения, адаптированная русским суффиксом -ев (вариант -ов после мягкой или шипящей основы).

Суффикс -ев указывает на модель образования: «чей сын?» — «Галлеев», то есть потомок Галлея. В русской традиции такие фамилии закрепились в XVI–XIX веках, когда крещёные или жившие в русской среде татары и башкиры получали фамилии по имени отца. При этом исходное имя могло писаться по-разному: Галей, Галлей, Галий. Форма с двойным «л» — Галлеев — встречается реже, чем Галиев или Галеев, и может указывать на конкретную региональную или родовую ветвь.

Вторая, менее вероятная, версия связывает фамилию с прозвищем Галл — от латинского gallus («петух») или от этнонима «галл» (кельт). Но в русской среде такое прозвище было бы редким и скорее книжным, поэтому тюркская основа остаётся основной. Фамилия распространена в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири — именно там, где исторически жили татары и башкиры, чьи имена переходили в русские фамилии.

С точки зрения словообразования, фамилия Галлеев стоит в одном ряду с Галиевым, Галеевым, Галиуллиным — все они восходят к тому же корню, но различаются огласовкой и суффиксами. Двойное «л» в Галлееве, вероятно, отражает диалектное произношение или особенность записи в метриках.