Фамилия Гайнельзянов — редкий случай, когда в основе лежит не имя или прозвище, а целое предложение, переосмысленное как личное имя. Это так называемая фамилия-оберег, образованная от арабской фразы «гайн аль-джанан» (غين الجنان), что в переводе означает «глаз (или источник) рая». Однако в бытовой русской записи XVIII–XIX веков эта конструкция осмыслилась как имя Гайнельзя́н, а затем к ней добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, превративший имя в фамилию. Получается, что предок носителя фамилии — человек, которого в метриках записали как «Гайнельзянов сын», то есть сын некоего Гайнельзяна.

Словообразовательная модель здесь необычна: основа «Гайнельзя́н» — это не корень и не усечённое имя, а застывшая идиома. В тюркских языках Поволжья, особенно у татар и башкир, такие имена-фразы были распространены как обереги: считалось, что назвав ребёнка «райским оком», родители защищают его от сглаза и болезней. Суффикс -ов указывает на то, что фамилия оформлялась уже в русской канцелярской традиции, когда татарские и башкирские рода получали официальные фамилии по отцу. Поэтому географически фамилия Гайнельзянов почти наверняка привязана к территории современного Татарстана или Башкортостана, реже — к Оренбуржью.

В написании возможны варианты: Гайнельзя́нов (с ударением на последний слог) и Гайнельзяно́в (с ударением на «о»), что отражает разное акцентное поведение в русском языке. Встречается также форма Гайнельзянов — результат ассимиляции «н» перед «з» в устной речи. Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то ближайшие аналоги — Гайнуллин (от «гайн» + «улла» — «око Аллаха») и Гайнанов (от имени Гайнан). Но Гайнельзянов стоит особняком: в его основе не имя пророка или эпитет Бога, а конкретный образ рая, что делает фамилию скорее поэтической, чем сугубо религиозной.

Социальный контекст: носители фамилии в XIX веке в основном были государственными крестьянами или тептярями (сословие, близкое к башкирам и татарам-мишарям). Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Сегодня фамилия крайне редкая — по открытым данным, в России её носят не более нескольких сотен человек, и почти все они сосредоточены в юго-восточных районах Татарстана и в прилегающих районах Башкортостана.