Фамилия Мирвалеева образована от мужского имени Мирвалей. Это составное имя восточного (тюрко-персидского) происхождения: первая часть «мир» восходит к арабскому «эмир» (повелитель, князь) или персидскому «мир» (господин), а вторая — к арабскому «вали» (святой, приближенный к Аллаху, или же правитель, наместник). Таким образом, имя Мирвалей можно перевести как «господин-святой» или «князь-правитель». Встречаются и варианты с ударением на второй слог — Мирвали.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ев, который присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или [й]. В данном случае от имени Мирвалей (где конечный [й] перешел в е) появилась форма Мирвалеев, а женский вариант — Мирвалеева. Эта модель типична для фамилий, возникших в среде крещёных татар, башкир и других народов Поволжья, где арабские и персидские имена адаптировались к русской грамматике.

Географически фамилия Мирвалеева наиболее распространена в Татарстане, Башкортостане и Оренбургской области. Встречается и написание с одной «л» — Мирвалева, что может быть следствием упрощения при записи в документах или регионального произношения. Второй вариант встречается реже, но по происхождению он идентичен.

С точки зрения социального контекста, носители фамилии Мирвалеев, скорее всего, происходят из крестьян или служилых татар, принявших православие. Само имя Мирвалей не было редким, но и не входило в число самых популярных — оно указывает на религиозную или аристократическую коннотацию, которую родители вкладывали в имя сына. В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается в записях о крещении, что подтверждает её бытование именно в православной среде.