Фамилия Валлиев — редкий для русского уха случай, когда внешне «русская» модель (-ев) скрывает нерусскую, вероятнее всего, тюркскую основу. Сразу бросается в глаза суффикс -ев, который в русской традиции образовывал притяжательные прилагательные от основ на мягкий согласный или -й. Но корень «Валли» в русском языке не встречается ни как имя, ни как прозвище. Это ключ к разгадке.

Скорее всего, в основе лежит арабское имя Вали (или Валий), которое в тюркских языках, особенно в татарском и башкирском, получило форму Валли. Имя Вали означает «святой», «покровитель», «близкий к Богу». В исламской традиции это один из эпитетов Аллаха, а также обозначение праведника. В тюркской среде имя часто удваивали согласную (Валли) под влиянием местного произношения. Тогда фамилия Валлиев — это «сын Валли», то есть потомок человека, носившего это имя. У татар и башкир фамилии на -ов/-ев массово закреплялись в XIX — начале XX века, поэтому Валлиев — типичный для этих народов вариант оформления.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с арабским словом «валий» (правитель, наместник). В этом случае фамилия могла указывать на службу предка или его социальный статус. Однако для прозвища «правитель» в крестьянской среде основание слабее, чем для личного имени.

Географически фамилия Валлиев почти наверняка указывает на Поволжье, Приуралье или Западную Сибирь — регионы компактного проживания татар и башкир. Встречаются также варианты написания с одной «л» — Валиев, что ближе к арабскому оригиналу. Двойное «л» в русской записи — как раз та деталь, которая выдает тюркское произношение имени.

В русском дворянстве или старомосковских боярских родах эта фамилия не фиксируется. Это фамилия позднего происхождения, образованная по стандартной для Российской империи модели от личного имени, распространенного в мусульманской среде.