Фамилия Зайнагобдинова — редкая, сложносоставная, и её разбор требует обращения сразу к нескольким языковым пластам. Это женская форма, мужской вариант — Зайнагобдинов. В основе лежит арабское имя Зайнаб (زينب) — одно из самых почитаемых в исламе: так звали дочь пророка Мухаммеда, а также его внучку, дочь Фатимы и Али. Имя Зайнаб переводится как «украшение отца» (от «зайн» — красота, украшение). А вот вторая часть — «гобдин» — вводит в заблуждение. Скорее всего, это не отдельное слово, а искажённое при произношении «абдин» (от араб. عبد — ‘абд, раб, слуга). В таком случае составное имя Зайнаб-абдин могло означать «украшение отца (Зайнаб) и раб (Божий)», но это звучит натянуто.

Более правдоподобная версия: фамилия восходит к полному арабскому имени Зайнаб-ад-Дин (زينب الدين) — «украшение веры». В тюркских языках (татарском, башкирском) и в среде мусульман Поволжья имя Зайнабутдин или Зайнабетдин было распространено. При переходе в русскую документальную среду сложное имя подверглось усечению: конечное «т» или «д» могло выпасть, а суффикс «-ов» (и женский «-ова») закрепил фамилию. Так Зайнабутдинов превратился в Зайнагобдинов — с заменой «т» на «г» под влиянием местного произношения (оглушение или озвончение). Суффикс «-ин» здесь маловероятен: форма «Зайнагобдинова» указывает на модель «-ов», типичную для фамилий из полных имён.

Географически фамилия тяготеет к регионам с татарским и башкирским населением, а также к мусульманским общинам Кавказа. Носители могли быть потомками мулл, учителей или просто людей, носивших составное имя с религиозным значением. Сословной привязки нет — фамилия встречалась и у крестьян, и у купечества, но в силу редкости точных данных нет.

Однокоренные фамилии — Зайнабутдинов, Зайнабетдинов, Зайнагдинов — показывают, как одно и то же имя обрастало разными суффиксами и фонетическими вариантами. Зайнагобдинова стоит в этом ряду как пример сильного искажения на письме, что не редкость для фамилий, записанных со слуха в XIX веке.