Фамилия Шагаутдинов — тюрко-арабская по происхождению, и её разбор сразу выводит нас на имя, с которого всё началось. В основе лежит мужское личное имя Шагаутдин, а оно, в свою очередь, сложилось из двух арабских корней: «шах» (в тюркской передаче — «шага») и «ад-дин» (религия, вера). Первая часть восходит к персидскому «шах» — царь, владыка, но в тюркских языках она часто использовалась как усилительная частица, подчёркивающая превосходную степень. Вторая часть — общеисламский компонент, входящий в десятки имён (например, Саадутдин, Нурутдин). В сумме Шагаутдин означает нечто вроде «царь веры» или «самый главный в вере» — имя с ярко выраженным религиозным почтением.

Словообразовательная модель типична для волго-уральского региона: к татарскому или башкирскому имени добавили русский суффикс принадлежности -ов. Получилась форма «чей?» — Шагаутдинов, то есть потомок Шагаутдина. Интересно, что суффикс здесь стоит не после мягкого согласного, как было бы в исконно русских фамилиях (ср. Ильин), а после твёрдого, что характерно для фамилий, образованных от имён на -ин через тюркское посредничество. Встречается и вариант Шагаутдинов — с ударением на последний слог, что свойственно татарскому произношению.

Географически фамилия почти целиком привязана к Татарстану, Башкортостану и соседним областям — Оренбургской, Челябинской. Встречается и у казахов, но реже, так как казахская антропонимия чаще использует другие модели (например, окончание -улы/-кызы). Социальный срез: носители фамилии в XIX веке — в основном крестьяне и мещане из татарских и башкирских деревень, реже — муллы и купцы. Имя Шагаутдин давали мальчикам в семьях, где ценили религиозное образование, но аристократическим оно не было — скорее, благочестивым.

Спорных версий у фамилии почти нет: корень прозрачен, а попытки связать её с монгольским «шага» (время) или с русским шагать — лингвистически слабы, так как не объясняют вторую часть «-утдин». Поэтому основной и единственно убедительный вариант — арабско-тюркское имя с добавлением русского патронимического суффикса. Фамилия не редкая, но и не массовая: по данным переписей, в России её носят около 2–3 тысяч человек, и почти все — в пределах Приволжского федерального округа.