Фамилия Мехбалиев — довольно редкая и сложная для однозначной этимологии. Её основа, скорее всего, восходит к тюркским или иранским корням, что указывает на происхождение из регионов Кавказа, Закавказья или Средней Азии. Первое, что бросается в глаза — это нехарактерный для русских фамилий суффикс -ев, присоединённый к основе, которая заканчивается на гласный. В русской ономастике фамилии на -ев обычно образуются от основ на мягкий согласный или -й, но здесь мы видим адаптацию иноязычного имени.

Наиболее вероятная версия: фамилия образована от мужского личного имени Мехбали (или близкого к нему по звучанию). Это имя можно разложить на две части: «мех» и «бали». В персидском и тюркских языках «мех» (или «мах») означает «луна», «месяц», а также используется как метафора красоты. Вторая часть — «бали» — может восходить к арабскому «бали» (بالي) в значении «старый», «древний», либо к тюркскому «балы» — «мёд», «сладкий». В сочетании «Мехбали» может означать «лунный мёд», «сладкий как луна» или «древний как луна». Правдоподобнее выглядит версия с «балы», так как сложные имена с компонентом «сладкий» встречаются в тюркской традиции (ср. Балташ, Балжан).

Суффикс -ев в данном случае — это не столько русский патронимический суффикс, сколько русифицированный вариант окончания, характерный для фамилий народов Кавказа и Закавказья. В азербайджанской, дагестанской и лезгинской средах фамилии на -ев и -ов образуются от имён отцов. Таким образом, Мехбалиев — это «сын Мехбали». Фамилия могла закрепиться за родом, где предка звали Мехбали, а затем, при получении паспортов в XIX–XX веках, была записана по русской модели.

С точки зрения географии, фамилия встречается в основном среди лезгин, азербайджанцев и других народов Южного Дагестана и Северного Азербайджана. В этих местах имена с корнем «мех» (луна) довольно популярны. Примечательно, что фамилия не имеет варианта с суффиксом -оглы (как в турецкой традиции), что указывает на её фиксацию именно в русской канцелярской среде. Других версий, например, от названия профессии или географического объекта, не существует — корень явно личный, антропонимический.