Фамилия Гайнулаева образована от мужского имени Гайнула (встречается также вариант Гайнулла). Это имя арабского происхождения, и его толкуют двояко: как «родник Аллаха» или «наблюдатель Аллаха». У имени есть несколько диалектальных форм, которые могли бытовать в разных тюркских языках: Гайнул, Гайнук, Гайнуш, а также Айнулла и Айнюк.

В основе фамилии — восточная модель имяобразования, где к личному имени прибавляется русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих). По этой же модели возникли десятки фамилий у татар, башкир и других народов Поволжья и Кавказа: Гайнуллин, Гайнулов, Айнуллин. Разница в суффиксе (-ин или -ев) часто зависела от местной традиции оформления фамилий в документах XIX — начала XX века.

Вероятно, родители, нарекая сына именем Гайнула, желали ему стать достойным мусульманином, подчеркнуть близость к божественному источнику. Со временем потомок человека по имени Гайнула получил фамилию Гайнулаева. В русском языке фамилия закрепилась в женской форме (Гайнулаева), хотя исходное родовое имя — Гайнулаев.

Искать корни этой фамилии стоит прежде всего в среде поволжских татар и башкир, где имя Гайнулла было распространено. Встречается она и у народов Северного Кавказа, куда имя проникло вместе с исламом. География бытования подсказывает, что предки носителя фамилии с высокой вероятностью были крестьянами или сельскими жителями — фамилии на -ев/-ов у тюркских народов массово фиксировались при переписях именно за земледельческим населением.