Фамилия Долголеева — женская форма фамилии Долголеев. Она образована от прозвища или нецерковного имени Долголей. Разберём эту основу. Первая часть — «долго-» — указывает на протяжённость во времени. Вторая часть, «-лей», менее очевидна. В русских говорах слово «лей» (от глагола «лить») могло относиться к ливню, потоку воды или к человеку, который льёт что-то (например, воду, металл). Однако здесь вероятнее другое: основа может восходить к глаголу «леять» — в древнерусском языке это означало «лить», «изливать», а в переносном смысле — «расточать», «тратить». Таким образом, Долголей — это прозвище человека, который «долго льёт» или «долго тратит». Речь могла идти о медлительном работнике (например, литейщике, который не торопится), о копушливом человеке, либо, напротив, о том, кто долго и щедро угощает (льёт вино или мёд на пиру). Не исключён и ироничный смысл: «долго разливающий» — о болтуне или нытике.

Суффикс -ев (в мужской форме Долголеев) указывает на принадлежность: «чей?» — Долголеев, то есть сын или потомок Долголея. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ей, -ай, -яй. Встречается она реже, чем фамилии на -ов/-ин, что делает Долголеева несколько более редкой.

По сословной принадлежности носители фамилии, скорее всего, относились к крестьянам или посадским людям — прозвищные фамилии такого типа редко встречались у дворянства, которое чаще брало фамилии по географическим названиям или по родоначальнику с церковным именем. Географически фамилия Долголеев/Долголеева тяготеет к центральным и южным регионам России: встречается в документах Воронежской, Курской, Тамбовской губерний XIX века. В этих местах слово «долгий» в прозвищах часто означало не только «длинный», но и «медленный», «тягучий», что хорошо согласуется с версией о неторопливом или обстоятельном человеке.

Сравните с однокоренными фамилиями: Долголиков (от «долгий лик» — длиннолицый), Долгополов (длинные полы одежды), Долгошеин. У них общий элемент «долго-», но разная вторая часть, и Долголеев стоит особняком — его основа не описательная (как у Долгошеева), а глагольная, что указывает на действие или привычку, а не на внешность.