Фамилия Шагвалиева образована от мужского имени Шагвали, которое представляет собой диалектный вариант арабского имени Шахвали. В основе лежат два корня: «шах» (в тюркском и персидском — «господин», «владыка», «царь») и «вали» (арабское — «святой», «покровитель», «близкий к Аллаху»). Таким образом, имя Шахвали можно перевести как «господин-святой» или «владыка, находящийся под покровительством» — типичная для мусульманского именослова композиция, подчеркивающая религиозный статус и уважение.

Фамилия закрепилась в форме Шагвалиева, что указывает на женскую линию (жена или дочь Шагвали), но в русском быту она чаще всего передается по мужской линии в неизменном виде. Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий от иноязычных основ, характерную для регионов с татарским, башкирским или кавказским населением. Встречается написание через «а» в первом слоге — Шагвалиев, что связано с особенностями произношения в некоторых тюркских говорах, где «а» и «о» в безударной позиции смешиваются.

Стоит отметить, что имя Шахвали (и его вариант Шагвали) было особенно распространено среди татар и башкир, а также у народов Дагестана, где «шах» могло означать не только титул, но и элемент сложных имен. Фамилия Шагвалиева встречается преимущественно в Татарстане, Башкортостане и в ряде районов Оренбургской и Челябинской областей. В отличие от фамилии Шахвалиев, вариант с «г» фиксирует местную фонетику — озвончение «х» перед гласным, что характерно для западных диалектов татарского языка.

Сословная принадлежность носителей фамилии разнообразна: от крестьян до купцов, но среди татарских фамилий на -ев/-ов много выходцев из духовного сословия, так как имя Вали (святой) часто давали в семьях мулл. Однако точных данных о конкретных сословиях по фамилии Шагвалиева нет — архивные записи разрозненны.