Фамилия Хаяли — редкая для России, и её происхождение уходит корнями в тюркскую языковую среду. В основе лежит арабское имя Хайяль (Хияль), которое в переводе означает «воображение», «мечта» или «мысль». В тюркских языках, особенно в азербайджанском и турецком, слово «xəyal» (хаял) сохранило то же значение — «мечта», «грёза». Таким образом, фамилия могла образоваться от личного имени или прозвища Мечтатель, Фантазёр.

Модель образования фамилии указывает на её нерусское происхождение. В русской традиции фамилии на -ий, -ый (типа Хаяли) — редкость; они характерны для украинской, польской или белорусской среды, но в данном случае, скорее всего, фамилия была русифицирована из тюркской формы без суффикса. В исходном варианте она могла звучать как Хаял или Хайял, а окончание -и появилось уже при адаптации в русском языке. Встречается также вариант написания Хаялы, что подтверждает связь с тюркским корнем.

Географически фамилия Хаяли чаще всего фиксируется среди народов Кавказа и Закавказья, особенно у азербайджанцев. В России её носители — это, как правило, потомки выходцев из этих регионов. Социальный контекст прост: предки могли быть ремесленниками, торговцами или крестьянами, а прозвище или имя, лёгшее в основу фамилии, давалось человеку за склонность к мечтательности или за необычные, «воздушные» идеи.

Среди однокоренных фамилий — Хаялов, Хаялиев, Хайялов. Они различаются суффиксами, характерными для разных языков: -ов типичен для русской модели, -ев — для тюркской с окончанием на мягкий согласный. Фамилия Хаяли стоит особняком, так как сохранила почти исходную тюркскую форму без наращивания славянских суффиксов. Это делает её ценной для ономастики: она — прямое свидетельство миграции имён из арабского мира через тюркскую среду в русское именословие.