Фамилия Мухаметгалеев — классический пример русской фамилии, образованной от арабского имени по тюркской модели. Её основа — сложносоставное мусульманское имя Мухаметгалей, где первая часть восходит к имени пророка Мухаммеда (в татарской огласовке — Мухамет), а вторая — к слову «гали» (от арабского «али» — высокий, возвышенный, великий). Таким образом, имя Мухаметгалей можно перевести как «высокий (великий) Мухаммед» или «Мухаммед возвышенный».

Фамилия образована с помощью русского патронимического суффикса -ев, который в тюркских фамилиях присоединяют к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или гласный. Собственно, Мухаметгалеев — это «сын Мухаметгалея». Такая модель словообразования характерна для фамилий татар, башкир и других тюркских народов, принявших русскую систему фамилий в XIX — начале XX века.

Интересная деталь: в отличие от более частых фамилий вроде Мухаметов или Галеев, форма Мухаметгалеев встречается заметно реже и указывает на то, что предка звали именно двусоставным именем, а не отдельным компонентом. Это говорит о том, что имя могло быть дано в честь влиятельного религиозного или общественного деятеля, либо отражало стремление родителей подчеркнуть двойную святость — и через пророка, и через эпитет «высокий».

Географически фамилия наиболее плотно представлена в Татарстане, Башкортостане и в татарских диаспорах Урала и Поволжья. В документах XIX века носители такой фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами, но встречались и среди сельских мулл — грамотных людей, знавших арабскую письменность. Сословного барьера фамилия не создавала: её могли носить и зажиточные торговцы, и рядовые общинники.

С точки зрения орфографии, стоит отметить, что в дореволюционных записях фамилию могли писать через «а» — Махаметгалеев, что отражает особенности местного произношения. Современное написание с «у» закрепилось в советский период при унификации паспортной системы.