Фамилия Султангалиев происходит от тюркского составного имени Султангали. Это имя склеено из двух самостоятельных частей, и каждая из них вносит свой смысл. Арабское слово «султан» означает «властелин», «правитель», «повелитель», а «гали» (чаще пишут «али») восходит к арабскому корню со значением «высокий», «возвышенный», «великий». В мусульманской традиции Али — имя зятя пророка Мухаммада, поэтому вторая часть имени часто несёт религиозный оттенок. Получается, что имя Султангали можно осмыслить как «великий правитель» или «возвышенный властелин» — пожелание ребёнку достойной и почётной судьбы.

Модель образования фамилии простая и типичная для тюркских народов: к имени отца прибавили русский патронимический суффикс -ев. Такой способ формирования фамилий массово применяли в XIX веке, когда татары, башкиры и другие народы Российской империи получали официальные документы. Суффикс -ев, а не -ов, появляется потому, что основа имени заканчивается на мягкий согласный: Султангали → Султангалиев. Потомок человека по имени Султангали со временем закрепил за собой и своими детьми это обозначение рода.

Встречается фамилия в разных написаниях: Султангалиев, Султангалеева, Султангалиева. Иногда путают с фамилией Султанов, но это разные основы: Султанов образуется напрямую от имени Султан, без добавления «гали». Султангалиевых чаще можно встретить среди татар, башкир и казахов, что неудивительно — составное имя с компонентом «гали» особенно популярно в этих культурах.

Точное время и место возникновения конкретной ветви Султангалиевых назвать без генеалогических изысканий нельзя. Фамилия могла оформиться в разных регионах независимо: у одного предка имя записали в метрике в Казанской губернии, у другого — в Оренбургской. Самобытным памятником восточной культуры она остаётся в любом случае: через неё просвечивает и арабская лексика, и тюркская традиция составных имён, и русская бюрократическая практика, которая эти имена закрепила.