Фамилию Докучаев образовали от прозвища Докучай. В его основе глагол «докучать» — надоедать, упрашивать, приставать. Скорее всего, так называли настойчивого или даже навязчивого человека. Но есть и другая версия: прозвище могло произойти от слова «докука» — просьба, ходатайство, хлопоты. Тогда Докучаем называли отзывчивого человека, который постоянно за кого-то хлопотал. Оба значения возможны, и без знания конкретной истории рода не понять, какое из них сработало.

В документах XVI–XVII веков встречаем реальных носителей этого прозвища. С. Б. Веселовский в своих трудах упоминает дворянина Докучая Засецкого (1592 год), Докучая Онисимова Вараксина из Деревской пятины, а также Матвея Докучаева — подьячего Тайного приказа в Москве (1663 год). То есть уже в XVII веке фамилия существовала и фиксировалась в деловой переписке.

Суффикс «-ев» в фамилии указывает на типичную русскую модель: «чей?» — Докучаев, то есть сын или потомок Докучая. Это одна из самых распространённых форм образования русских фамилий, особенно в среде служилых людей и крестьянства.

Самый известный носитель фамилии — Василий Васильевич Докучаев (1846–1903), геолог и почвовед, основатель русской школы почвоведения. Именно он ввёл понятие почвы как особого природного тела и описал законы её распространения. Но не стоит думать, что все Докучаевы — его родственники. Фамилия встречалась и в других слоях общества, например, в советское время в Книге памяти Московской области упомянут Александр Александрович Докучаев, начальник сектора капитального строительства Наркомата лёгкой промышленности СССР, родившийся в 1895 году в Подольске.

Точное место и время возникновения фамилии для каждой конкретной ветви назвать сложно. Фамилии формировались постепенно, и у разных семей Докучаевых могла быть своя история, не связанная с одной местностью. Окончательный ответ можно получить только при серьёзном генеалогическом исследовании.