Фамилия Чернявая — редкий случай, когда в основе лежит не прилагательное в мужском роде, а полная форма женского. В русской ономастике фамилии на -ая, -яя (Белая, Долгая, Косолапая) обычно происходят от прозвищ или качеств, которые закрепились за человеком как постоянный признак. В отличие от стандартных Черняев или Чернявский, где суффиксы указывают на принадлежность («сын Чернявого»), форма Чернявая напрямую называет женщину: «та, что чернява», то есть смуглая, темноволосая.

Слово «чернявый» в русских говорах означало не просто черный цвет, а скорее смуглоту кожи в сочетании с темными волосами. В северных и центральных областях так могли назвать человека, выделявшегося на фоне светловолосого большинства. Прозвище давали не за цвет лица вообще, а за заметный контраст с местным типом внешности — например, пришлому южанину или цыгану.

Сама фамилия почти наверняка женская по происхождению. В крестьянской среде до отмены крепостного права женщина редко получала фамилию, отличную от мужниной, но в некоторых ситуациях это случалось: если вдова оставалась главой двора, если прозвище закрепилось за ней раньше, чем за мужем, или в случае внебрачного ребенка, которого записывали по матери. Есть и другая версия: фамилия могла быть дана мужчине, но в форме прилагательного — по модели «Чернявый», а в документах через путаницу или под влиянием местного говора закрепилась женская форма. Такое встречалось при переписях, когда писарь записывал прозвище в том роде, в каком его услышал.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским областям, где слово «чернявый» было в ходу чаще, чем на севере. Встречается она редко, что неудивительно: большинство подобных прозвищ перешли в стандартные фамилии на -ов или -ин. Социальный контекст здесь — почти всегда крестьянство или мещанство, дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) эта модель упоминается как характерная для прозвищ, перешедших в фамилии без изменений, но Чернявая в них не выделяется отдельно — настолько она нетипична.

Разбор по составу: корень черн- (от общеславянского *čьrnъ), суффикс -яв- (указывает на неполноту признака, «с оттенком черноты»), окончание -ая. Однокоренные фамилии — Чернов, Черняев, Черняк, Чернавский — все они образованы от тех же корней, но по другим моделям. Чернявая стоит особняком: она не говорит о родстве («чей?»), а описывает самого носителя («какой?»), что для русской фамильной системы редкость.