Фамилия Осмоналиев — редкий пример фамилии, образованной от полного арабского имени через тюркскую огласовку. Её основа — мужское имя Осмонали, которое представляет собой сращение двух имён: Осмон (арабское Усман, Осман) и Али. Усман и Али — имена двух из четырёх «праведных халифов», сподвижников пророка Мухаммеда. В мусульманских семьях такие двойные имена (Осмонали, Алишер, Бексултан) давали, чтобы усилить благословение или почтить обоих праведников сразу.

Суффикс -ев в фамилии — стандартный русский патронимический формант, указывающий на происхождение от отца: «сын Осмонали». В тюркских языках, особенно в киргизском и казахском, от которого, скорее всего, ведёт начало фамилия, к имени добавляли притяжательный аффикс -ев/-ов при русификации в XIX–XX веках. Сама конструкция «имя+имя» подсказывает, что предок носителя фамилии был не просто Осмоном или Али, а именно Осмонали — человеком, в чьём имени соединились два священных для ислама образа.

Географически фамилия Осмоналиев почти наверняка восходит к Киргизии или южным областям Казахстана. В этих регионах двойные имена с элементом Али особенно популярны, а окончание -ев закрепилось при записи в метриках и паспортах Российской империи. Внутри самой Киргизии фамилия может встречаться в вариантах Осмоналиев, Осмонали уулу (по отчеству) или просто Осмоналиев — в зависимости от эпохи и степени русификации.

С точки зрения социальной истории, носители фамилии Осмоналиев вряд ли принадлежали к высшей аристократии: в кочевых обществах фамилии по отцу не были привилегией знати, их получали все. Скорее всего, предок был скотоводом, ремесленником или земледельцем, а его имя — единственное, что сохранила фамилия через поколения. Никаких документальных свидетельств о знаменитых носителях фамилии в открытых источниках нет, что типично для редких патронимических фамилий из Центральной Азии.