Фамилия Сенгелеева — женская форма, а её мужской вариант, Сенгелеев, образован по одной из самых распространённых в русском языке моделей: с помощью суффикса -ев. Этот суффикс указывает на принадлежность, и в основе фамилии лежит прозвище или мирское имя предка — Сенгелей. Сама же основа Сенгелей — это, скорее всего, искажённое или диалектное произношение тюркского имени Сенгильдей (Сенгилдей), известного в татарской и башкирской среде.

Имя Сенгильдей состоит из двух частей: «сенгиль» (в тюркских языках — «младшая сестра», «девица», а в переносном смысле — «нежный», «любимый») и словообразовательного компонента «-дей», который часто встречается в древних тюркских именах (ср. Каратай, Алдай, Тохтай). Таким образом, исходное имя могло означать «подобный любимой сестре» или «нежный, как девушка». В русской среде это имя переосмыслили на свой лад, добавив окончание -ей, и оно стало звучать как простое прозвище Сенгелей.

Географически фамилия Сенгелеева (и Сенгелеев) тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками шло плотное смешение русского и тюркского населения. Скорее всего, предок носителя фамилии был либо крещёным татарином, либо русским, получившим прозвище в тюркоязычной среде. Встречается фамилия и в Башкортостане, и в Оренбургской области, что подтверждает её восточное происхождение.

Интересно, что фамилия Сенгелеева сохранила редкую фонетическую черту: начальное «с» вместо ожидаемого «сё» или «ся» (как в фамилиях Сёмин, Сябров). Это говорит о том, что в момент закрепления фамилии имя Сенгелей произносили с твёрдым «с», а не с мягким, что характерно для северных и восточных русских говоров. По сути, эта фамилия — живое свидетельство того, как тюркское имя, пройдя через русскую языковую среду, обросло типичным русским суффиксом и стало родовым знаком.