Фамилия Чудояков — редкий случай, когда прозвище предка, скорее всего, не описывало его характер, а указывало на этническое или географическое происхождение. Основа «Чудояк» — это, вероятнее всего, тюркское прозвище, образованное от словосочетания «чудо» (в значении «чужой», «чуждый», «иноплеменник») и «як» (тюркское «сторона», «бок», «край»). Таким образом, «чудояк» — это «человек с чужой стороны», «пришлый», «нездешний». В русских говорах слово «чудь» исторически обозначало финно-угорские племена, а в переносном смысле — любого чужака, диковинного человека.

Суффикс «-як» в прозвищах (ср. Сибиряк, Поляк, Толстяк) характерен для тюркских и некоторых славянских моделей словообразования. Он придаёт слову оттенок принадлежности к группе или месту. В данном случае «Чудояк» — это не имя, а прозвище-характеристика: «тот, кто пришёл из чужих краёв». Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе «Чудояк» добавился патронимический суффикс «-ов», означающий «сын Чудояка». То есть Чудояков — это «сын человека по прозвищу Чудояк».

Географически фамилия редкая и, по всей видимости, имеет локальное распространение. Вероятнее всего, её носители — потомки выходцев из Поволжья или Приуралья, где активно смешивались русские, тюркские и финно-угорские народы. В этих местах прозвище «Чудояк» могло закрепиться за переселенцем из другого региона или за человеком, чьё происхождение было неясно местным жителям. Сословно фамилия не указывает на дворянство: она из разряда крестьянских или посадских прозвищ, которые фиксировались в писцовых книгах.

Встречается также версия, что основа связана с диалектным глаголом «чудоячить» — чудить, проказничать, вести себя странно. В этом случае «Чудояк» — прозвище чудака, человека с причудами. Но эта гипотеза менее убедительна: суффикс «-як» в русских прозвищах редко образуется от глаголов, а тюркское происхождение слова «як» (сторона) даёт более стройную и логичную этимологию. Однокоренных фамилий практически нет, что подтверждает её уникальность и локальный характер.