Фамилия Магрелов — наглядный случай, когда за привычным русским окончанием скрывается нерусская основа. Суффикс -ов указывает на классическую модель образования русских фамилий (чей? — сын Магрела), а вот корень «магрел» — это искажённое или диалектное «мингрел», то есть мегрел. Мегрелы — один из субэтносов грузин, населяющий историческую область Мегрелию на западе Грузии. Таким образом, фамилия Магрелов — это русифицированная форма грузинской фамилии, которую могли дать выходцу из Мегрелии на русской службе или переселенцу.

Вероятнее всего, фамилия возникла в среде казачества или в южнорусских губерниях, где контакт с кавказскими народами был особенно плотным. Русские чиновники и писцы записывали прозвище «Магрел» (то есть «мегрел», «человек из Мегрелии») и добавляли к нему стандартное русское окончание -ов. Со временем фамилия закрепилась, а её исходная этническая привязка могла стереться: носитель фамилии мог быть уже русским по языку и культуре, но память о кавказском предке осталась в документе.

Интересно, что фамилия Магрелов встречается и в современной Грузии, но там она нередко пишется как Магрелов (с сохранением русского окончания) или бытует в исконной форме — Магрелидзе, Магрелишвили. В русском контексте фамилия редкая, нечастотная. Её носители — это, как правило, потомки тех, кто в XVII–XIX веках перешёл на русскую службу или переселился на Кубань, Дон, в Ставрополье, где и получил эту фамилию при оформлении документов.

Других версий происхождения, кроме этнической, практически нет. Связывать корень с греческим «маг» (волшебник) или с тюркским «магр» (пещера) — натяжка, не подтверждённая ономастикой. Фамилия Магрелов — один из тех случаев, когда географическое прозвище (по месту исхода) стало наследственным именем, перейдя в русскую фамильную систему.