Фамилия Шагавалиева — женская форма, образованная от мужской Шагавалиев. Её основа — тюркское составное имя Шагавали (варианты: Шагавалий, Шагали). Первая часть восходит к тюркскому «шага» — «время, пора» или к персидскому «шах» (царь, правитель). Вторая часть — арабское «вали» (святой, приближённый к Аллаху, покровитель). В сумме имя можно истолковать как «царственный святой» или «святой своего времени». Это типичное для татар, башкир и других тюрко-мусульманских народов Поволжья и Приуралья имя-оберег, которое давали в надежде на божественную защиту ребёнка.

Суффикс -ев (в мужской форме Шагавалиев) указывает на русскую адаптацию фамилии, характерную для народов, вошедших в состав Российской империи. Фамилия фиксируется в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. География подсказывает, что предки носителей фамилии были, скорее всего, крестьянами или ремесленниками, а не знатью: составные имена с «вали» встречались у разных сословий, но фамилии на -ев/-ов у тюркских народов массово закрепились только после переписей XIX — начала XX века.

Редкость фамилии в том, что она сохранила начальное «Шага-», а не редуцировалась до более коротких форм (вроде Шагалиев или Валиев). Это говорит о том, что имя-основа в семье произносилось и записывалось отчётливо, без проглатывания слогов. Если сравнивать с однокоренными — Шагалиев, Шагалов, Шагаев — версия Шагавалиев самая полная и архаичная, она дольше не поддавалась усечению в бытовой речи.

Встречаются и варианты написания — Шагавалеева, Шагавалива, но нормативная фиксация в документах именно через «и»: Шагавалиева. Это связано с тем, что в тюркском произношении конечный гласный имени звучит ближе к «и», а не к «е».