Фамилия Гирель — редкий пример, где за основу взято не имя в чистом виде, а его вариант с суффиксом -ель. Этот суффикс в русской фамильной модели встречается нечасто, и его появление указывает на то, что фамилию могли дать не по отцу (как в случае с -ов/-ев или -ин), а по прозвищу или уменьшительной форме имени. Сама основа фамилии восходит к имени Гирей, которое имеет сложную этимологию.

В персидском языке слово, от которого могло произойти имя, означает «пристрастие, желание, стремление; достоинство». В тюркско-татарской среде бытовал иной перевод — «сильный, могущественный». Не исключено, что Гирей изначально был не личным именем, а эпитетом-титулом ханов крымской и казанской династий — это объясняет, почему имя закрепилось в знатных родах, но могло перейти и в крестьянскую среду через подражание или прозвище. Есть также версия, что корень восходит к монгольскому «герел» — «свет», что делает фамилию возможным следом монгольского влияния в Поволжье или Причерноморье.

Менее правдоподобно связывать фамилию с русским словом «гиря»: фонетически переход от «гиря» к «Гирель» неочевиден, а семантически прозвище по предмету веса маловероятно для фамильного имени. Скорее всего, носители фамилии Гирель — потомки человека, которого в быту называли Гирелем, то есть уменьшительно-ласкательной формой от Гирей. Такая модель (основа + -ель) встречается в западнорусских и белорусских говорах, что может указывать на регион возникновения: западные земли бывшего Великого княжества Литовского или Смоленщина. Там же, в пограничье славянского и тюркского миров, имена восточного происхождения нередко адаптировались через местные суффиксы.