Фамилия Сатвалдиев — характерный пример фамилий, образованных от составного арабского имени. Её основа — мужское имя Сатвалди, которое состоит из двух корней: «сат» (искажённое «сад» — счастливый, удачливый) и «валди» (от «валий» — святой, покровитель, или «валад» — дитя, потомок). В тюркской и мусульманской среде такие имена нередко переосмыслялись народной этимологией, и «Сатвалди» могли воспринимать как «счастливый святой» или «благословенное дитя».

Словообразовательная модель типична для русского суффикса -ев (фонетический вариант -ов после мягкого или шипящего согласного). Суффикс указывает на принадлежность: Сатвалдиев буквально означает «сын Сатвалди» или «из рода Сатвалди». Фамилия закрепилась в тех регионах, где русская административная система требовала патронимического оформления фамилий у нерусского населения — в Поволжье, Приуралье, Средней Азии.

Географически фамилия Сатвалдиев чаще всего встречается у татар, башкир, казахов и узбеков. У татар и башкир она могла возникнуть как фамилия муллы или указного муэдзина, так как имя Сатвалди нередко давали в религиозных семьях. В казахской среде параллельно бытует форма Сатвалдин, где суффикс -ин указывает на казахскую адаптацию.

Спорным моментом остаётся точное значение первого корня. В классическом арабском «са‘д» (счастье) даёт форму «са‘д ад-дин» (счастье веры), но в народном произношении «д» могло перейти в «т» под влиянием тюркских языков, где «сат» — «продавай». Однако этимология «продавец святого» маловероятна: имя Сатвалди — теофорное, а не профессиональное. Более правдоподобна версия о стяжении из «Са‘д ал-Вали» (счастье святого).

Сравнение с однокоренными фамилиями — Сатвалов, Сатдинов, Валиев — показывает, что Сатвалдиев сохранила более архаичную двухосновную форму. В документах XIX века такие фамилии фиксировались у торговцев и ремесленников из казанских и оренбургских татар, что косвенно подтверждает и светский, и религиозный контекст имени.