Фамилия Аннаев — один из примеров того, как в русской родовой традиции закрепились имена и прозвища тюркского происхождения. Её основа, скорее всего, восходит к восточному имени Аннай. В тюркских языках корень «анна» означает «праздник», а компонент «-ай» — это уменьшительно-ласкательный суффикс. Таким образом, имя Аннай могли дать ребёнку, родившемуся в большой праздник, или долгожданному сыну, чьё появление на свет стало настоящим торжеством для семьи. Суффикс «-ев» в фамилии — стандартный русский патронимический формант, указывающий на принадлежность («сын Анная»).

Исторически такие фамилии связывают с выходцами из тюркской среды — потомками печенегов, половцев или ордынцев, которые в XV–XVII веках поступали на русскую службу и переходили в православие. Многие нерусские дворянские роды в России вели свою родословную именно от таких переселенцев, и фамилия Аннаев — часть этого пласта. Важно уточнить: хотя в популярных объяснениях фамилию часто возводят к библейскому имени Анна (хана), это другая, менее вероятная версия. Имя Аннай имеет чёткую тюркскую словообразовательную модель, тогда как от имени Анна русские фамилии обычно образовывались бы как Аннин или Анничев.

Географически фамилия Аннаев сегодня не привязана к какому-то одному региону, но её концентрация заметна в Поволжье и на Урале — территориях, где исторически были сильны тюрко-славянские контакты. Встречается она и у народов Кавказа, что тоже объяснимо общими корнями ономастики. В отличие от многих «восточных» фамилий, которые со временем русифицировались до неузнаваемости, Аннаев сохранил прозрачную внутреннюю форму: любой, кто знает слово «анна» как «праздник», легко поймёт, что предок этого рода был человеком радостным или желанным.