Фамилия Султангалеева — женская форма, парная к мужской Султангалеев. Это составная фамилия тюркского происхождения, и её разумнее всего разбирать не по славянской модели «основа + суффикс», а как сложение двух арабских слов, прошедших через тюркскую языковую среду.

Первая часть — «Султан» (араб. سلطان — «властитель», «правитель»). В исламском мире это не только титул, но и личное имя, которое давали в честь могущества и высокого положения. Вторая часть — «Галей» (араб. гали — «высокий», «великий», «возвышенный»; также форма имени Али). Вместе «Султангалей» или «Султангали» означает «великий правитель» или «высочайший султан». Это типичная для тюркских народов модель удвоения — когда два слова с близкой семантикой ставят рядом для усиления значения.

Фамилия образована по русскому патронимическому суффиксу -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного «й»). То есть Султангалеев — буквально «сын (или потомок) Султангалея». Русская фамильная модель наложилась на мусульманское имя, что обычно для татар, башкир и других народов Поволжья и Приуралья, которые в XIX — начале XX века массово получали фамилии по отцу через русские суффиксы.

Географически фамилия Султангалеева чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Это объясняется историческим расселением татарских и башкирских родов. Встречается и вариант написания с одной «л» — Султангалеева, но двойная «л» (от арабского написания имени Али через «алиф-лам-йа») более точна этимологически.

В отличие от простых фамилий вроде Султанов (прямо от титула), Султангалеева сохраняет в себе именно личное составное имя. Предок носителя фамилии, скорее всего, был человеком заметным в своей общине — не обязательно знатного рода, но с именем, которое подчёркивало уважение к его положению или набожности (имя давали в честь религиозных авторитетов). Никаких сведений о дворянском происхождении эта фамилия не несёт — она бытовала в среде крестьян, ремесленников и торговцев, где традиция давать «сильные» имена была обычной практикой.