Фамилия Касангалиев ведет начало от личного имени Касангали — восточного двусоставного имени, которое чаще встречается в форме Хасангали. Первая часть, Хасан, восходит к арабскому корню со значением «хороший, добродетельный, красивый, обладающий ценными качествами»; в мусульманской традиции это имя традиционно давали одному из мальчиков-близнецов. Вторая часть — Гали, один из эпитетов Аллаха, означающий «великий, возвышенный, высший», а также «сильный, могущественный, превосходящий всех». Таким образом, имя Хасангали (Касангали) можно истолковать как «красивый и великий» или «добродетельный и возвышенный».

Фамилия образована по тюркской модели с суффиксом -ев/-ов, который в русской среде добавлялся к тюркским основам для адаптации. В самой фамилии заметен тюркский компонент -оглы (в форме -огли), что в переводе означает «сын, потомок». Такие форманты типичны для турецких, гагаузских, азербайджанских и других тюркских фамилий, но в русской передаче они часто сливаются с основой и получают славянское окончание. В данном случае исходная форма Касангали-оглы («сын Касангали») со временем преобразовалась в Касангалиев — под влиянием русской патронимической системы.

Фамилия редкая и несёт яркую региональную привязку: её носители встречаются преимущественно среди народов Поволжья и Приуралья — татар, башкир, а также у казахов. Встречаются варианты написания: Касангалиев, Хасангалиев, Касангалеев. Разница в первой букве (К/Х) — результат фонетической адаптации в разных тюркских диалектах: в ряде говоров начальный х произносится как более твёрдый к.

В отличие от многих фамилий на -ов, которые массово фиксировались в XIX веке у крестьян и мещан, Касангалиев остаётся фамилией с чёткой родовой историей: её носители — потомки конкретного человека по имени Касангали, жившего, вероятно, не ранее XVII–XVIII веков. Сведений о сословной принадлежности нет, но по модели образования фамилия могла принадлежать как духовным лицам (поскольку имена Хасан и Гали связаны с исламом), так и простым общинникам.