Фамилия Гилязиевы образована от тюркского мужского имени Гилязи — диалектного варианта имени Гиляз. В переводе с арабского оно означает «лечение; целительное средство, лекарство», а также «способ, средство; исправление». Такое имя могли дать исцелившемуся ребенку, и это сразу задает фамилии смысл: предок носителя фамилии был человеком, которого назвали в честь выздоровления.

Словообразовательная модель проста и типична для русских фамилий тюркского происхождения: к основе имени Гилязи добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, фамилия буквально означает «сын Гилязи» или «потомок Гилязи». Встречаются и параллельные формы — Гилязов (от имени Гиляз) и Гилязев, но Гилязиев сохраняет исходную огласовку имени.

Фамилия бытует преимущественно в регионах с татарским и башкирским населением. В Книге памяти Республики Татарстан, например, зафиксирован Гилязиев Сахиулла Латыпович, 1914 года рождения, из села Верхняя Сунь Мамадышского района. Это подтверждает географическую привязку к Волго-Уральскому региону, где фамилии на -ев от арабо-тюркских имен особенно часты.

Можно заметить, что в фамилии сохранился не только корень, но и полная форма имени, без усечения или русификации. Это делает её более редкой по сравнению с массовыми Гилязовыми — многие носители при переписях и паспортизации упрощали фамилию, отбрасывая конечный гласный основы. Гилязиевы, напротив, сохранили архаичный вариант, что говорит о возможной фиксации фамилии в документах до начала XX века, когда имя Гилязи ещё бытовало в полной форме.