Фамилия Губайдиллин — тюркская по происхождению, и её разумнее всего начинать разбирать с корня. В основе лежит арабское имя Губайдулла (вариант Убайдулла), которое переводится как «маленький раб Аллаха» или «слуга Всевышнего». Уменьшительная форма «Губайди» с добавлением компонента «улла» (Аллах) дала имя, а от него, по распространённой у татар и башкир модели, образовали фамилию с помощью русского патронимического суффикса -ин. То есть Губайдиллин буквально означает «потомок Губайдуллы».

Модель образования здесь двойная: сначала к арабскому имени прирос тюркский суффикс, а затем — русская фамильная приставка. Это типично для фамилий, которые складывались у народов Поволжья и Урала в XIX веке, после введения всеобщей переписи и паспортизации. Татары, башкиры, отчасти мишари часто брали фамилии от имени отца или деда, добавляя -ов или -ин. Выбор суффикса -ин, а не -ов, в данном случае случаен: он прикрепился к основе, оканчивающейся на согласный, по аналогии с русскими фамилиями типа «Пушкин» или «Ильин».

Встречается фамилия преимущественно в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Среди носителей много людей с татарским и башкирским самосознанием, хотя в советское время фамилия распространилась и за пределы традиционного ареала. Иногда пишут с одной «л» — Губайдилин, но нормативным считается удвоенное написание, так как в исходном имени «Губайдулла» две «л» на стыке корня и суффикса.

Редкая деталь: в некоторых документах XIX века встречается форма «Губайдуллин», а нынешний вариант с «и» — результат редукции гласного в безударном положении. То есть Губайдиллин — это фонетический «облегчённый» вариант, который закрепился в речи и на письме. Других версий происхождения, кроме именной, у этой фамилии нет: ни прозвищного, ни профессионального корня здесь не прослеживается.