Фамилия Гамалей — редкий случай в русском ономастиконе, где восточное имя укоренилось через украинскую модель фамилии. В основе лежит мужское личное имя Гамалей, которое восходит к тюркскому корню со значением «распорядитель». Родители, давая такое имя сыну, желали ему вырасти крепким, справедливым и самостоятельным.

Но главная особенность фамилии — не в корне, а в суффиксе. Формант -ей в русских фамилиях встречается нечасто. В украинской традиции он указывает на происхождение от прозвища или имени: Гамалей — это «сын Гамала» или «человек, связанный с Гамалом». Такое окончание типично для украинских фамилий на -ей (Шевченко и Гриценко — другой тип), и Гамалей стоит в одном ряду с фамилиями вроде Ковалей или Бондарей.

Географически фамилия привязана к южнорусским и украинским землям. Исторически носители Гамалей — это запорожские казаки и мещане Черниговщины, Полтавщины и Слобожанщины. В реестрах Войска Запорожского XVII века встречаются несколько казаков с этой фамилией. Позже, с переселением на Кубань и Дон, фамилия распространилась шире.

Версия о возможном греческом происхождении (от имени Гамалиил, «награда Божья») не находит серьёзной поддержки у ономастов. Тюркская основа выглядит убедительнее: имя Гамалей фиксируется у народов Поволжья и Кавказа задолго до его появления в славянских документах.

Фамилия не получила дворянского статуса, её носители в основном оставались в казачьем и крестьянском сословии. Это не делает её менее интересной: Гамалей — живой пример того, как восточное имя, пройдя через украинскую морфологию, стало узнаваемой русской фамилией.