Фамилия Балкаева — женская форма мужской фамилии Балкаев, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Балкай. Ключ к пониманию фамилии лежит в тюркских языках, что неудивительно для юга России, Поволжья, Урала и Западной Сибири, где такие фамилии встречаются чаще всего.

Основа «балка» в тюркских наречиях многозначна. Чаще всего это «рыба» (особенно в казахском и ногайском). Прозвище Балкай могли дать рыбаку, торговцу рыбой или человеку с «рыбьей» внешностью — например, с холодными, немигающими глазами. Вторая версия отсылает к слову «балка» в значении «грязь», «болото», «топь» — тогда прозвище носило топографический характер и указывало на жителя у болота. Наконец, в некоторых диалектах «балка» — это «детёныш», «малыш», и имя могло быть ласкательным для младшего ребёнка в семье.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Балкаев буквально означал «сын Балкая» или «человек из рода Балкая». Такая модель словообразования типична для русских фамилий, возникших на стыке с тюркской культурой, особенно в среде служилых татар, башкир и казаков.

Встречается фамилия в двух основных вариантах ударения: на второй слог (Балка́ев) — что более характерно для южнорусских говоров, и на первый (Ба́лкаев) — ближе к волго-уральскому региону. Второй вариант иногда путают с фамилией Балков, образованной от славянского слова «балка» (овраг), но это разные корни.

Однокоренные фамилии — Балканов, Балкин, Балкашин — все они восходят к разным значениям тюркского «балка», но Балкаев стоит особняком благодаря именно суффиксу -ай, который в прозвищах часто придавал оттенок уменьшительности или шутливости. То есть предок носителя фамилии был, скорее всего, не просто «рыбой», а «рыбкой» — в переносном смысле, возможно, юрким или скользким человеком.