Фамилия Синегатулина — женская форма фамилии Синегатулин. В основе лежит мужское личное имя Синегатула, которое представляет собой тюркскую (скорее всего, татарскую или башкирскую) переработку арабского имени Сингатулла. Корень здесь — арабское «син» (грудь, пазуха) или, по другой версии, искаженное «сыйн» (качество, свойство) в сочетании с «Алла» (Бог). Таким образом, имя Сингатулла (а затем и Синегатула) можно перевести как «грудь Аллаха» или, в более метафорическом смысле, «тот, кто под защитой Аллаха», «хранимый Богом».

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Синегатул- добавлен типичный русский суффикс -ин, указывающий на принадлежность («чей?» — «Синегатулин»). Это говорит о том, что предок носителя фамилии был человеком по имени Синегатула. Суффикс -ин в русских фамилиях характерен для основ, оканчивающихся на -а, -я, и часто встречается в фамилиях тюркского происхождения, которые адаптировались в русской среде.

Географически фамилия Синегатулина (и Синегатулин) наиболее распространена в регионах с компактным проживанием татар и башкир — в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской, Челябинской и Свердловской областях. Встречаются варианты написания с одной «н» (Синегатулин) и с двумя (Синнегатулин), что связано с особенностями произношения и записи тюркских имен в русской транскрипции. Встречается и форма Сингатулин — более близкая к исходному арабскому звучанию.

Редкость фамилии в том, что она сохранила исходное имя в почти неизменном виде, не редуцировавшись до более простых форм (как, например, Гатулин или Синельников). Это указывает на относительно позднюю фиксацию фамилии в документах (XIX — начало XX века), когда письменная фиксация уже была достаточно точной. Предки носителей фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами из тюркоязычной среды, принявшими фамилию по отцу.