Фамилия Миргалямов — одна из тех, что сразу выдают тюрко-мусульманское происхождение. Её основа — составное арабское имя Миргалям (Миргалим). Первая часть «мир» (от арабского «эмир» — повелитель, князь) в именах часто означала «господин», «владыка», а вторая — «галям» (от арабского «‘ālam» — мир, вселенная). В сочетании имя Миргалям можно перевести как «владыка мира» или «князь вселенной». Это не прозвище, а книжное, религиозное имя, популярное в среде образованных мусульман Поволжья и Средней Азии.

Модель образования фамилии проста и типична для татарских и башкирских фамилий: к имени Миргалям добавили русский патронимический суффикс -ов. Получилось «сын Миргаляма» — Миргалямов. Написание с буквой «я» во втором слоге (Миргялямов) — это результат адаптации арабского звука «айн» или мягкого «а» под русскую графику. В татарском языке имя произносится как Миргалим, но в документах закрепился вариант через «я» (Миргалям), что встречается нередко: так фамилия звучала привычнее для русского уха.

Географически фамилия Миргалямов почти наверняка ведёт в среду волго-уральских татар или башкир. Именно у этих народов составные имена с компонентом «мир» были особенно распространены в XIX — начале XX века. Предок носителя фамилии, скорее всего, был человеком грамотным, возможно, муллой или учителем при мечети, раз родители дали ему такое «высокое» арабское имя. В крестьянской среде чаще встречались более простые имена, а Миргалям — имя книжное, требующее определённого культурного уровня.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Миргалямов стоит в одном ряду с Миргалимовым, Миргаязовым, Мирхайдаровым. Все они построены по одной модели: «мир» + арабское имя + русский суффикс. Разница только во второй части имени. Фамилия Миргалямов встречается реже, чем, скажем, Миргалимов, что может говорить о более редком имени в основе — или о том, что род происходит из локальной группы, где имя Миргалям было особенно популярно.