Фамилия Губайдулина образована от арабского мужского имени Губайдулла, что в переводе означает «раб Аллаха». Это типичная модель для мусульманских фамилий: к личному имени, восходящему к религиозной традиции, добавили русский патронимический суффикс -ин. С точки зрения словообразования, Губайдулина — это притяжательное прилагательное, отвечавшее на вопрос «чей?»: «дочь (или жена) Губайдуллы». Мужской вариант фамилии — Губайдулин.

Само имя Губайдулла — сложное: первая часть восходит к арабскому ‘abd («раб, слуга»), вторая — к имени Аллах. В исламской ономастике такие теофорные имена (‘Абдулла, ‘Абдуррахман и т. д.) одни из самых распространённых, и фамилии на их основе встречаются у татар, башкир, казахов и других тюркских народов, исторически исповедующих ислам. В русском языке ударение в фамилии чаще падает на предпоследний слог — Губайду́лина, хотя в среде носителей возможны варианты.

Процесс формирования фамилий у волго-уральских татар и башкир занял несколько столетий: массово они закреплялись в XIX веке, после ревизий и введения метрических книг. Поэтому сказать, в каком именно селе или году впервые записали Губайдулиных, можно только по результатам генеалогического поиска в конкретных архивах. Регионально фамилия чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях — в зоне расселения татар и башкир.

Известная носительница — композитор София Губайдулина, чья фамилия получила мировую известность. Её творчество не связано с этимологией, но сам факт показывает, как имя «раб Аллаха» через века стало знаком в академической музыке.