Фамилия Сахитгараев — редкий пример того, как тюркское имя, пройдя через русскую паспортную систему, превратилось в фамилию, где почти все элементы прозрачны. Она образована от личного имени Сахитгарай (варианты: Сахитгарей, Сахиткарай). В этой основе два корня: «Сахит» (от арабского «шахид» — свидетель, в переносном смысле — стойкий, верный) и «Гарай» (тюркское «Гирей» — сила, могущество, а также династическое имя крымских ханов). Соединение даёт значение «стойкий и могущественный» или «свидетель силы».

Фамилию создали по восточно-славянской модели с суффиксом -ев, который присоединили к тюркской основе на -ай. Это типичный случай для татарских, башкирских и других фамилий народов Поволжья и Урала, которые оформлялись в XVIII–XIX веках при переписях и введении обязательных фамилий. Человек, носивший имя Сахитгарай, становился Сахитгараевым — «сыном Сахитгарая» или «из рода Сахитгарая».

Географически фамилия тяготеет к Башкортостану и Татарстану. Встречается также у мишарей и части сибирских татар. В дореволюционных метрических книгах можно найти написание через «и» или «ы» — Сахитгараев, Сахитгареев, что отражает разное произношение гласного в диалектах. Сословно предки чаще всего были государственными крестьянами, тептярями или башкирами-вотчинниками, реже — купцами или муллами.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Гараев, Сахитов, Гарайшин — показывает, что Сахитгараев сохранила полное имя без усечения, что редкость. Это не прозвище по профессии и не топонимическая фамилия, а чисто патронимическая, построенная на двусоставном арабо-тюркском имени. Встречаются варианты с двойным «р» — Сахитгарраев, но это описка, так как в основе «Гарай» только один «р».