Фамилия Доцаев — редкий пример, где основа, на первый взгляд, прозрачна, но при ближайшем рассмотрении открывает несколько разных путей образования. Ключевой элемент здесь — корень «доц-», который может восходить к разным источникам.

Самая вероятная версия связывает фамилию с тюркским или кавказским именем Доца. У народов Северного Кавказа, особенно у чеченцев и ингушей, имя Доца (или Доц) — вариант имени Дауд, то есть библейский Давид. В таком случае фамилия Доцаев — это классическая русская патронимическая модель: к основе «Доца» присоединили суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Доцаев, то есть сын Доцы). Суффикс -ев, а не -ов, стоит после мягкого согласного «ц», что фонетически совершенно правильно для русского словообразования. Эта версия объясняет и географию: фамилия Доцаев встречается чаще всего на Северном Кавказе и в соседних регионах.

Вторая, менее распространённая, но возможная гипотеза — связь с диалектным словом «доца» или «доця». В некоторых южнорусских и украинских говорах так ласково называли дочь (сравните: «дочка», «доня»). В этом случае Доцаев — потомок человека, которого за глаза прозвали Доцей, возможно, за мягкий характер или за то, что он был единственным сыном в семье, где ждали девочку. Прозвищные фамилии на -ев от женских основ встречаются, хоть и реже, чем от мужских имён.

Третий, совсем редкий вариант — происхождение от немецкого слова Dotz (комок, глыба) или от фамилии Dotz, которую могли носить переселенцы. В пользу этой версии говорит то, что фамилия Доцаев встречается и в центральных областях России, куда в XVIII–XIX веках приглашали немецких колонистов. Однако маловероятно, что немецкая фамилия получила русский суффикс -ев, сохранив при этом нехарактерное для русского уха окончание «-аев» — обычно её бы русифицировали как Доц или Доцев.

С точки зрения словообразования, фамилия Доцаев — это типичная «отчество в фамилии», где ударение, скорее всего, падает на второй слог: Доца́ев. Социальный статус первых носителей определить сложно: если основа — тюркское или кавказское имя, предки могли быть и воинами, и крестьянами; если прозвище — то, вероятно, крестьянами из южнорусских губерний. Однозначного ответа нет, но тюркско-кавказская версия выглядит наиболее убедительной и подтверждается современным распространением фамилии.