Фамилия Сагалев — одна из тех, где привычный суффикс -ев скрывает неочевидную основу. В русских фамилиях суффикс -ев обычно присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й (как в случае с «Сагалей»). Значит, в основе лежало прозвище или имя Сага́ль, которое в родительном падеже звучало как «чей? — Сагалев». Но что означало само слово «сагаль»?

Здесь открывается сразу несколько версий, и самая прямая ведёт к тюркским языкам. В татарском, башкирском и казахском «сагал» (saqal) означает «борода». Прозвище Сагал — «бородач» — было распространено у многих тюркских народов. В русском языке оно могло адаптироваться как Сагаль, а затем оформиться в фамилию с типичным русским патронимическим суффиксом. Это объясняет и то, почему фамилия Сагалев встречается в Поволжье, на Урале и в Сибири — регионах, где веками шло смешение русского и тюркского населения. Носитель такой фамилии мог быть потомком крещёного татарина, башкира или казаха, получившего прозвище по приметной внешности.

Вторая версия, менее вероятная, но возможная — от арабского имени Сагаль (или Сагал). В арабском «сагаль» означает «влажность», «роса» и иногда входило в составные имена, но как самостоятельное имя в русских документах почти не фиксируется.

С точки зрения словообразования фамилия Сагалев стоит в одном ряду с такими же тюркскими по происхождению фамилиями, как Сагалов, Сагаловский, Сагалеев. Последняя форма (с суффиксом -еев) встречается чаще и указывает на основу «Сагалей». Разница минимальна: Сагалев и Сагалеев — варианты, которые могли закрепиться в разных ветвях одного рода из-за ошибок писцов или местных говоров.

Сословно фамилия чаще всего принадлежала крестьянам или служилым людям «по прибору» (казакам, стрельцам) из южных и восточных окраин России. Известных дворянских родов с этой фамилией нет — она осталась в среде простого народа. Географически фамилия Сагалев сегодня наиболее плотно представлена в Оренбургской, Челябинской областях и Башкортостане, что подтверждает связь с тюркским миром.