Фамилия Мордыгалов — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти не скрывает своего смысла. В ней отчётливо слышится «морда», но в русских говорах это слово имело не только прямое, обиходное значение. В диалектах, особенно северных и сибирских, «мордой» называли не лицо, а морду рыбы — то есть рыбий нос или рыло. Отсюда «мордыгать» означало ловить рыбу мордой — плетёной ловушкой в виде воронки, которую ставили на дно. Рыбак, промышлявший таким способом, получал прозвище Мордыга, а его дети становились Мордыгаловыми. Версия с прямым обидным прозвищем («тот, кто кривит морду») менее вероятна: суффикс -гал- указывает на активное действие, а не на статичный признак.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Обычно фамилии на -ов образуются от имён или прозвищ на твёрдый согласный (Мордыга → Мордыгалов). Но основа «мордыг-» содержит редкий глагольный суффикс -ыг-/-ыга-, который в русских говорах придавал слову оттенок многократного или привычного действия (ср. «брызгать — брызга», «визжать — визга»). Мордыга — не просто ловец, а тот, кто постоянно промышляет этим делом, привычный к такому труду.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку России. Наибольшая концентрация Мордыгаловых — в бывших Вятской и Пермской губерниях, а также в Сибири, куда вятские крестьяне переселялись в XVIII–XIX веках. В переписных книгах XVII века по Вятке встречаются крестьяне с прозвищем Мордыга, но фамилия в её современном виде оформилась позже, уже после отмены крепостного права. Это почти исключительно крестьянская фамилия: ни в дворянских родословных, ни в купеческих гильдиях Мордыгаловы не отмечены.

Если сравнивать с однокоренными, то ближайшие родственники — Мордыгин и Мордышев. Но Мордыгалов стоит особняком: суффикс -лов редко встречается в русских фамилиях, чаще он характерен для тюркских заимствований (Алымов, Булатов), но здесь он исконно русский, образованный от глагольной основы. Это делает фамилию ценной для диалектологов: она сохранила забытый промысловый термин, который в современном языке почти не употребляется.