Фамилия Балай звучит коротко и неочевидно: сразу непонятно, то ли это украинская или белорусская форма от крестильного имени, то ли прозвище, то ли тюркское наследие. На деле, скорее всего, перед нами прозвищная фамилия, образованная без патронимического суффикса — так называемая «усечённая» форма. В украинской и белорусской традиции такие фамилии на -ай (Балай, Грицай, Мамай) не редкость; суффикс -ай придаёт основе экспрессивный или пренебрежительный оттенок.

Основа «бал-» в славянских говорах многозначна. В диалектах «балай» или «балакать» означает «болтать», «говорить попусту», «пустословить». Прозвище Балай могли дать говорливому, не в меру болтливому человеку или тому, кто любил рассказывать небылицы. Встречается и другое значение — «шутник», «балагур». В некоторых северных и сибирских говорах «балай» — это «лодырь» или «бездельник», что тоже могло стать основой для прозвища.

Не исключена и версия происхождения от крестильного имени Варлаам (в просторечии — Варлай, Барлай, Балай). В таком случае фамилия — это усечённая форма от производной: Балай < Балаев, где -ев отпал, а основа осталась как есть. Подобные случаи известны в среде казачества и на юге России, где фамилии часто «обрубали» до прозвищной основы.

Третья, менее вероятная гипотеза — тюркское происхождение. В тюркских языках «бала» — «дитя», «ребёнок», а «балай» — «детёныш» или ласковое обращение к младшему. Однако для славянской среды такое заимствование маловероятно: тюркские корни обычно дают фамилии на -ев (Балаев), а не чистую основу.

Географически фамилия Балай чаще встречается на западе Украины (Волынь, Ровенщина), в Беларуси и в южнорусских областях. Встречаемость невысокая, что типично для прозвищных фамилий, не привязанных к массовому крестильному имени. Сословной привязки нет: Балаями могли стать и крестьяне, и казаки, и мещане — прозвище не указывало на социальный статус, а лишь на характер или манеру поведения предка.