Фамилия Менгалимов — это яркий пример того, как русская фамильная модель «наложилась» на тюркское имя. Её основа — мужское личное имя Менгали (варианты: Мингали, Менгалий, Мингалей). В тюркских языках, особенно у башкир и татар, оно составное: первая часть «мен/мин» восходит к слову «мен» — «родинка, знак» или к этнониму «мин» (одно из башкирских племён), а вторая — «гали/али» — арабское «высокий, великий, могущественный» (отсюда же имя Али). Таким образом, имя Менгали могло означать «отмеченный родинкой великий» или «знатный из рода мин».

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Менгалим (форма имени с конечным -м, характерная для некоторых тюркских диалектов) добавили русский суффикс -ов. Получается «Менгалимов» — буквально «сын Менгалима». Суффикс -ов, а не -ин, указывает на то, что основа заканчивается на твёрдый согласный (м). Такая модель была стандартной для крещёных татар и башкир, чьи фамилии фиксировались в метрических книгах православных церквей.

Географически фамилия Менгалимов почти наверняка привязана к Волго-Уральскому региону: Башкортостан, Татарстан, Оренбургская и Челябинская области. Встречаемость её невысокая, что говорит о сравнительно поздней фиксации или локальном распространении рода. В дореволюционных документах носители фамилии могли числиться среди тептярей, государственных крестьян или башкир-вотчинников — сословные границы в этом регионе были подвижными.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичную форму имени с конечным -м (Менгалим вместо Менгали). В большинстве однокоренных фамилий (Менгалиев, Мингалиев) используется основа без этого согласного. Менгалимов — более «окаменевший» вариант, где русский суффикс -ов прирос к тюркскому имени в той форме, в которой его записал священник или писарь.