Фамилия Чинчилей — редкая, с прозрачной, но неочевидной для русского уха основой. Скорее всего, она происходит не из великорусской среды, а из тюркских языков. Корень «чинчи» или «ченчи» в ряде тюркских наречий означает «муха» или, в переносном смысле, «назойливый, мелкий человек». Суффикс «-лей» (а не привычное русское -ов или -ин) — типичный для фамилий, образованных по тюркской модели, часто встречается у народов Поволжья, Кавказа или Сибири. Так, например, известны фамилии Чинчаладзе (грузинская) или Чинчук (украинская), но Чинчилей — скорее всего, русифицированная форма тюркского прозвища.

Вторая, менее вероятная версия — связь с топонимом. В Молдавии и на юге Украины встречается село Чинчилей, но происхождение названия села, скорее всего, тоже тюркское. В этом случае фамилия могла возникнуть как указание на выходца из этого села: «Чинчилей» — тот, кто родом из Чинчилея.

Словообразовательный анализ показывает, что фамилия не прошла через стандартную русскую модель на -ов/-ев или -ин, что говорит о её относительно позднем закреплении в документах (не ранее XVIII–XIX веков) или о сохранении исходной нерусской формы. Носители фамилии Чинчилей — это, вероятно, потомки тюркских народов (чувашей, татар, гагаузов или ногайцев), которые переселились в русскоязычные регионы и чьё прозвище было записано без изменений.

Географически фамилия встречается крайне редко, в основном на юге России и в Молдавии. Известных исторических личностей с такой фамилией нет, что делает её ещё более ценной для семейной истории: каждый носитель — носитель редкого патронима, за которым стоит либо прозвище предка, либо название забытого села.