Фамилия Уальхан — редкий случай, где географическое происхождение и этническая принадлежность почти наверняка перевешивают любые другие версии. В русском языке нет корня «уаль» или «уал», а суффикс -ан нехарактерен для исконно русских фамилий (в отличие от -ов, -ин, -ский). Всё указывает на то, что перед нами русифицированная форма казахского или тюркского имени.

Скорее всего, в основе лежит имя Уалихан (Уәлихан), которое состоит из двух частей: «Уали» (араб. «вали» — святой, покровитель, правитель) и «хан» (тюрк. «владыка, государь»). В казахской традиции это составное имя, означающее «хан-святой» или «правитель, наделённый святостью». При переходе в русский документооборот, особенно в XIX — начале XX века, имя могли записать на слух как «Уальхан» — без мягкого знака в середине, с упрощением «и» на «ь». Фамилия образована напрямую от этого имени, по модели «имя отца стало фамилией сына», что типично для народов, не имевших наследственных фамилий до советского времени.

Носители фамилии Уальхан, скорее всего, происходят из казахских родов, живших на территории современного Казахстана или приграничных областей России (Оренбуржье, Астраханская губерния). Встречается она и у немногочисленных тюркских народов Сибири, где имя «Уали» также было распространено. Сословно предки могли быть как скотоводами-кочевниками, так и представителями степной аристократии — суффикс «хан» в имени иногда давали детям в семьях, ведущих род от чингизидов или местных правителей, хотя к XX веку это стало просто престижным именем.

Отдельно стоит отметить, что в казахском языке нет звука «уа» в начале слова, и имя произносится как «Уәлихан» (с мягким «ә»). Русское написание «Уальхан» — это попытка передать этот звук кириллицей. Если бы фамилия была образована от другого корня, например, от русского прозвища, она обязательно получила бы суффикс -ов или -ин, но здесь мы видим чистую основу имени, что окончательно подтверждает её нерусское происхождение.