Фамилия Мержалиева — женская форма фамилии Мержалиев, и её разумнее разбирать через мужской вариант. На первый взгляд, в основе лежит тюркское имя или прозвище. Корень «мержан» или «маржан» в тюркских языках (татарском, башкирском, казахском, кумыкском) означает «коралл», «жемчуг», «драгоценный камень». Это слово пришло из персидского (марджан) и в качестве личного имени или ласкового прозвища встречается у многих народов, исповедующих ислам. Соответственно, Мержали — это диалектный или фонетический вариант имени Маржан, с добавлением аффикса принадлежности или ласкательного суффикса.

Вторая часть — «-али», которая может восходить к арабскому имени Али («возвышенный», «великий»). В таком случае Мержали — сложное имя, где первая часть уточняет или украшает вторую. Встречаются имена типа Мержанали, Гаджиали, где «али» стоит в конце. Однако проще и правдоподобнее считать, что основа — «Мержан», а конечное «-и» — это русский суффикс притяжательности, адаптированный в тюркской среде, или же результат редукции полного имени.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основам на мягкий согласный или -й. В дореволюционных записях фамилия могла писаться как Мержалиев, Мержалиева, а также Мержанов или Маржанов — это однокоренные варианты. Географически фамилия тяготеет к Северному Кавказу (Дагестан, Чечня, Ингушетия) и к татаро-башкирской среде. Встречается у кумыков, ногайцев, азербайджанцев.

Носитель фамилии Мержалиев в прошлом — скорее всего, человек, которого в окружении называли по отцу или по прозвищу: «сын Мержали» или «тот, кто из рода Мержали». Само прозвище могли дать за схожесть с драгоценностью (возможно, за красоту, редкость или дорогой нрав), либо это было личное имя, данное при рождении в честь коралла как оберега. Сословно фамилия не маркирована: её носили и крестьяне, и горцы, и купцы — всё зависело от региона. В документах XIX века фамилия фиксируется в списках жителей Дагестанской области и Астраханской губернии, где были сильны тюркские диаспоры.