Фамилия Мардогалимов — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не прозвище, а географическое название, причём неочевидное для русского уха. Носитель такой фамилии почти наверняка происходит из татарской или башкирской среды, а его предки имели отношение к конкретному месту — деревне или аулу.

Разберём состав. Корень «Мардогал» — это искажённое «Мардагали» или «Мард-Али», где первая часть восходит к арабскому «мард» (муж, человек), а вторая — к имени Али. Но в русской записи фамилий XVIII–XIX веков конечное «-и» часто отбрасывали или заменяли на твёрдый согласный, отсюда форма «Мардогал». Суффикс «-имов» — типичный для тюркских фамилий на «-им», адаптированный русским окончанием «-ов». То есть исходно фамилия звучала как Мардогалимов, а со временем «и» выпало.

Самая вероятная версия: предок носителя фамилии был выходцем из селения Мардогал (или Мардагали) — такие топонимы встречаются в Татарстане и Башкортостане. Одна из деревень с похожим названием есть в Азнакаевском районе Татарстана. Тогда фамилия означает «родом из Мардогала». Вторая, менее распространённая гипотеза: Мардогал — это прозвище, образованное от имени Мард-Али (Муж Али) с усечением, но для прозвищ такая модель нетипична.

Словообразовательная модель проста: к основе добавили тюркский суффиск принадлежности «-им» (Мардогал+им = «относящийся к Мардогалу») и русский патронимический суффикс «-ов». По сословной принадлежности предки, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами — в среде татарских и башкирских мурз такие фамилии встречаются реже.

Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего будут Мардгалимов, Мардагалиев и Марданов — они сохранили исходное имя в более полной форме. Но Мардогалимов стоит особняком именно из-за топонимической привязки.