Фамилия Алексеи — редкая и нестандартная для русского ономастикона. Большинство русских фамилий на -ов, -ев, -ин или -ский образованы от имени отца: «чей ты?» — «Алексеев». В фамилии Алексеи нет патронимического суффикса, она застыла в форме множественного числа родительного падежа. Это указывает на её происхождение из северных или северо-западных говоров, где бытовала модель фамилий на -их, -ых (например, Седых, Борзых). Алексеи — буквально «из рода Алексеев» или «те, кто принадлежит Алексею».

Основа фамилии — каноническое имя Алексей, греческого происхождения, означающее «защитник» или «помощник». В крестьянской среде, особенно на Русском Севере, такие фамилии фиксировали принадлежность к большому семейному клану. Если в деревне жило несколько Алексеев, их потомков могли прозвать «Алексеями», чтобы отличить от других ветвей. Со временем это прозвание закрепилось как официальная фамилия.

Форма Алексеи — архаичная и редкая. Она не получила широкого распространения, поскольку в XIX веке, при массовой паспортизации, большинство таких фамилий переделывали в стандартные — Алексеев или Алексеевых. Сохранилась она в основном у староверов или в отдалённых регионах, где перепись проводилась небрежно. Сегодня носителей фамилии Алексеи можно встретить в Вологодской, Архангельской областях и в Сибири — в местах, куда переселялись северные крестьяне.

В отличие от фамилии Алексеев, которая говорит о прямом родстве с конкретным Алексеем, Алексеи указывает на целый род: «мы — Алексеи». Это сближает её с украинской моделью на -енко (Алексеенко) или польской на -ич (Алексеевич), но в русском варианте она звучит как реликт древнего именования по отцу без суффикса.