Фамилия Дукай — одна из тех, где ясное слово-основа сталкивается с неочевидным способом её появления. В отличие от типичных русских фамилий на -ов и -ин, окончание -ай сразу настораживает: оно нехарактерно для восточнославянской модели фамилеобразования. Чаще всего такие формы встречаются на юго-западе — в украинских, белорусских землях, а также у народов Кавказа.

Основа «дук» в русских говорах и соседних языках имеет несколько значений. Первое и самое распространённое — диалектное: в южнорусских и украинских говорах «дук» или «дука» означало «знатный, богатый человек», «вельможа», «паныч». Это слово пришло из польского (duka — «герцог», от латинского dux — «вождь, предводитель»). Второе значение — чисто бытовое: в некоторых регионах «дук» называли человека с большим носом, гордеца или задиру. Третья версия — тюркская: у тюркских народов «дук» — это «кривой», «согнутый», что могло стать прозвищем по внешнему признаку.

Таким образом, фамилия Дукай, скорее всего, образована от прозвища Дукай. Суффикс -ай в данном случае либо уменьшительно-ласкательный, либо указывает на носителя признака. Человек, которого прозвали Дукаем, мог быть либо зажиточным, важным (иронично или всерьёз), либо обладателем характерной внешности. На Кавказе, особенно у адыгов и осетин, встречаются фамилии с таким же корнем, но там они обычно восходят к имени Дука (арабского происхождения, от «двухглавый» или «сильный»).

Географически фамилия редкая. В дореволюционных списках она встречается в Черниговской, Полтавской и Херсонской губерниях — то есть на территории современной Украины и юга России. Это согласуется с украинской моделью на -ай (сравните: Грицай, Ковальчук, Дукай). В России носители фамилии встречаются в Краснодарском крае и Ростовской области, что объясняется переселенческими волнами.

Интересная деталь: написание «Дукай» могло фиксироваться и как «Дукой» (через «о») — в старых метрических книгах и ревизских сказках встречаются оба варианта. Это не ошибка, а живой процесс адаптации фамилии к местным говорам: в украинском языке «ай» произносится ближе к «ой», что и дало двойное написание. Со временем вариант с «а» закрепился как литературный.

Сословная принадлежность носителей фамилии неоднородна: среди Дукаев встречались и казаки, и крестьяне, и мещане. Дворянских родов с такой фамилией в официальных родословных книгах не зафиксировано.