Фамилия Гайбадулина — женская форма мужской фамилии Гайбадулин, и её происхождение напрямую связано с тюрко-мусульманской ономастикой, а именно — с арабским именем, прошедшим через татарскую или башкирскую языковую среду. Основа фамилии — составное имя Гайбадулла, которое в переводе с арабского означает «тайна Аллаха» или «скрытый слуга Бога». Первая часть «гайб» (غيب) переводится как «сокрытое, тайное, невидимое», а вторая — «алла» (الله) — «Бог». В исламской традиции это имя подчёркивает смирение и признание того, что только Всевышнему ведомо всё сокрытое.

Фамилия образована по продуктивной для тюркских народов модели: к основе Гайбадулла добавляется русский суффикс принадлежности -ин (в женском варианте -ина). В русском языке фамилии на -ин/-ина обычно указывали на принадлежность человеку с таким именем: «чей?» — «Гайбадуллин», то есть сын или потомок Гайбадуллы. Характерно, что в оригинальном татарском или башкирском произношении имя звучит как Гайбатулла, а в русской записи твёрдый «т» мог перейти в звонкий «д» под влиянием ассимиляции (оглушения-озвончения) или просто как вариант орфографической передачи.

Географически фамилия Гайбадулина наиболее распространена среди татар, башкир и других народов Поволжья и Урала, где ислам укоренился ещё в эпоху Волжской Булгарии. Встречается она и в казахской, и в узбекской среде, но там чаще фиксируется вариант Гайбатуллин. Интересно, что в дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках можно найти разные написания: Гайбадуллин, Гайбатуллин, Гайбадулин — двойное «л» в суффиксе не было строго обязательным. В XX веке, при паспортизации, написание могло закрепиться в том виде, в каком его записал чиновник на слух.

Сословная принадлежность носителей фамилии — преимущественно крестьяне или мещане. Среди татарских и башкирских крестьян фамилии на -ин были нормой, так как они заменяли собой отчества: Иван — Иванов, Гайбадулла — Гайбадуллин. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, хотя отдельные представители могли получать личное дворянство за службу, например, в армии или на государственной службе. В советское время фамилия не утратила распространения, а в постсоветский период, с ростом интереса к родословным, многие её носители начали реконструировать родословные до XVI–XVII веков, упираясь в отсутствие массовых записей — метрические книги мечетей часто не сохранились.