Фамилия Валиулин образована от арабского имени Валиулла, которое в переводе означает «близкий к Аллаху» или «друг Аллаха». Это имя состоит из двух частей: «вали» (святой, покровитель, приближённый) и «улла» (Аллах). По сути, оно описывает человека, обладающего особой духовной близостью к Богу, что в исламской традиции считается высокой степенью благочестия.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для тюрко-татарских фамилий: к основе Валиул(ла) добавили русский патронимический суффикс -ин, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Валиуллы). Такой способ адаптации арабских и персидских имён через суффикс -ин характерен для татарских, башкирских и других фамилий народов Поволжья и Приуралья, которые вошли в состав Российской империи. Если бы фамилия оформлялась по-татарски, она звучала бы как Валиуллин (с сохранением конечного «а» или «и»), но в русской канцелярской записи XVI–XIX веков часто отсекали последний гласный звук, поэтому получился вариант Валиулин.

Стоит отметить, что имя Валиулла довольно распространено у татар, башкир, а также у народов Кавказа и Средней Азии, исповедующих ислам. Поэтому носители фамилии Валиулин могут иметь разное этническое происхождение, но чаще всего это потомки волго-уральских татар или башкир. Встречаются и однокоренные фамилии: Валиуллин, Валиев, Валитов — все они восходят к тому же арабскому корню «вали», но с разными суффиксами и окончаниями.

Редкая деталь: в некоторых старых метрических книгах можно найти написание «Валиулинъ» с твёрдым знаком на конце — это дореволюционная орфографическая норма, не меняющая смысла. Социально предки носителей фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами, но встречались и представители мусульманского духовенства, так как имя Валиулла нередко давали детям в семьях мулл и имамов.