Фамилия Гайлиев — редкий случай, когда в основе лежит не славянское, а тюркское или кавказское имя, адаптированное русским суффиксом -ев. Этот суффикс указывает на принадлежность («чей?»), то есть Гайлиев — «сын Гайли» или «потомок Гайли». Само имя Гайли, скорее всего, восходит к тюркскому слову «гайли» (или «гайлы») — «шумный», «буйный», «беспокойный». В переносном смысле так могли прозвать человека с живым, взрывным характером, либо того, кто жил возле шумной реки или водопада.

Есть и вторая, менее распространённая версия: имя Гайли может быть диалектной формой арабского имени Гали (Али) — «высокий», «возвышенный», «великий». В тюркских языках звук «г» часто заменяет начальный «а» (сравните: Ахмет — Гахмет, Асан — Гасан), так что Гайли могло возникнуть как вариант имени Али. В этом случае фамилия несёт религиозный оттенок: Али — почитаемый в исламе зять пророка Мухаммеда.

Географически фамилия Гайлиев встречается преимущественно у народов Северного Кавказа (чеченцы, ингуши, кумыки) и у татар. В русских документах она фиксируется с конца XIX века — в основном как фамилия крестьян и казаков, переселившихся в предгорья. В отличие от массовых фамилий на -ов, Гайлиев сохранила редкий корень, не перешедший в разряд нарицательных, поэтому носители такой фамилии могут отследить родство по этой уникальной основе.