Фамилия Врагалев — одна из тех, где внешнее сходство с привычным словом обманчиво. На первый взгляд кажется, что в основе лежит «враг», но это самый маловероятный вариант. В русской ономастике прозвища с прямым негативным значением (Враг, Ворог) действительно существовали, но они крайне редки и обычно не давали продуктивных фамилий на -ев. Скорее всего, перед нами искажённая или диалектная форма от другого корня.

Самая правдоподобная версия связывает фамилию с древнерусским именем Врага, которое является просторечной формой канонического имени Георгий (через его народные варианты Егорий, Юрий). В некоторых говорах «Г» переходило в «В», а «Е» в «Я»: Егорий → Егра → Врага. Такое переосмысление встречается в фамилиях Врагов, Врагин — они не имеют отношения к вражде, а восходят к имени Юрий. Суффикс -ев присоединялся к основам на мягкий согласный или к тем, что заканчивались на «а» в именительном падеже: Врага → Врагалев — «сын Враги».

Менее вероятна, но возможна версия от прозвища Врагаль, данного человеку с необычной речью или криком (от диалектного «врагать» — издавать гортанные звуки, каркать). В этом случае фамилия образована по той же модели, что и Кричалёв или Свисталёв, и указывает на характерную особенность предка.

Географически фамилия встречается в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской, где диалектные формы имени Егорий были распространены. Социальный состав носителей — в основном крестьяне и однодворцы, что подтверждает народное, а не книжное происхождение фамилии. В дворянских родословных Врагалевы не значатся.