Фамилия Гилизидинов — редкая и этимологически непрозрачная. Ее структура сразу привлекает внимание: суффикс -ов указывает на русскую модель образования от отчества или прозвища, но основа Гилизидин- звучит как заимствованная, скорее всего, из тюркских или иранских языков. В русской ономастике такие фамилии часто возникали в среде крещеных татар, башкир или народов Кавказа, где арабские и персидские имена смешивались с местными наречиями.

Наиболее вероятная версия — происхождение от личного имени Гилизидин. Это имя можно разложить на две части: «Гили» (возможный вариант «Гиляй» или «Гиль» — от тюркского «гиль» — «роза» или от арабского «гиль» — «знание») и «зидин» (искаженное «ад-дин» — араб. «религия», «вера»). Таким образом, Гилизидин может означать «роза веры» или «знание религии». Подобные сложные имена с компонентом «-дин» (Нуртдин, Гайнутдин, Сафиуллин) широко распространены у мусульманских народов России, и фамилия Гилизидинов, скорее всего, образована от такого имени с помощью патронимического суффикса -ов.

Менее правдоподобна, но возможна связь с топонимом. В Дагестане есть село Гили, а окончание «-зидин» могло быть прозвищем выходца оттуда (Гилизидин — «тот, кто из Гили»). Однако эта версия слабая, так как суффикс -ов в этом случае указывал бы на отчество, а не на географическое происхождение.

Фамилия не зафиксирована в крупных ономастических словарях (Унбегауна, Никонова), что говорит о ее малочисленности. Носители, вероятно, сосредоточены в регионах с татарским или дагестанским населением — в Татарстане, Башкортостане или на Северном Кавказе. В сословном отношении предки могли быть крестьянами или ремесленниками, принявшими фамилию после отмены крепостного права или при русификации.

Уникальность фамилии в том, что она сохранила редкую арабско-тюркскую основу, почти не встречающуюся в современных русских фамилиях. Если имя Гилизидин и существовало, то не вошло в общероссийский именник.