Фамилия Сонгайло звучит нехарактерно для русской среды, и это первая зацепка. Она не подчиняется типичным моделям на -ов/-ев, -ин или -ский. Её финаль -айло указывает на литовское или белорусское происхождение. В балтийской ономастике суффикс -айло (-айлас) образует прозвища и фамилии, часто от глагольных корней. В данном случае основа «сонг-» с высокой вероятностью восходит к литовскому «sangoti» — «беречь», «охранять», «стеречь». Таким образом, Сонгайло — это прозвище сторожа, охранителя или, в переносном смысле, осторожного человека.

Фамилия также имеет польский вариант написания Songajło, что подтверждает её бытование на территории бывшего Великого княжества Литовского. В белорусском языке эта модель тоже встречается, хотя и реже. Географически фамилия привязана к северо-западным регионам современной Беларуси и восточной Литвы, где исторически жили литвины (старобелорусы) и балтоязычные народы.

Словообразовательная модель здесь архаичная: корень + суффикс -айло, который обозначал деятеля. Это роднит Сонгайло с такими литовскими фамилиями, как Бразайтис (от «brazdyti» — бороздить) или Киршайтис (от «kiršti» — крепнуть). Однако в восточнославянской среде этот суффикс не продуктивен, поэтому фамилия сохранила свой «не русский» облик, что и делает её редкой. Сословно носителями Сонгайло могли быть как крестьяне (по прозвищу), так и мелкая шляхта, писавшаяся с этим окончанием, особенно в околицах Виленщины.

Вторая, менее правдоподобная версия, выводит фамилию от тюркского «сонг» — «конец», «последний». Но фонетика и суффикс против этого: тюркские заимствования в русских фамилиях обычно дают основу на -ов, а не на -айло. Поэтому версия с литовским «беречь» остаётся основной.