Фамилия Дунаеваё — редкий случай в русской ономастике, и её разбор требует осторожности. На первый взгляд, основа «Дунаев-» указывает на связь с рекой Дунай, но завершение «-аё» нехарактерно для стандартных русских фамилий. Скорее всего, перед нами искажение или диалектное написание фамилии Дунаева (женский вариант от Дунаев), где конечное «ё» появилось из-за особенностей произношения или описки в документах. В русских фамилиях суффикс «-ёв» встречается, но обычно под ударением (например, Плетнёв); здесь же ударение, вероятно, падает на «а»: Дуна́еваё.

Если же исходить из того, что написание верно, то фамилия образована от прозвища Дунай, которое давали человеку, пришедшему с берегов Дуная или имевшему с ним какую-то связь. В Древней Руси Дунай был не только географическим названием, но и личным именем: в летописях упоминается богатырь Дунай (былина о Дунае Ивановиче). Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: «чей?» — Дунаев, то есть сын или потомок Дуная. С точки зрения словообразования, «-аё» могло возникнуть при склонении в говорах: форма «Дунаево» (как «Петрово») иногда переходила в «Дунаеваё» под влиянием местных окончаний, но это маловероятно для фамилии.

Географически фамилия Дунаев распространена по всей России, но вариант Дунаеваё мог закрепиться в регионах с сильным влиянием северных или сибирских говоров, где «ёканье» и редукция окончаний дают неожиданные формы. В словарях Б. Унбегауна и В. Никонова такая запись не фиксируется, что подтверждает её исключительность. Возможно, это результат ошибки переписчиков или паспортистов XIX века, когда крестьянам давали фамилии на слух, без строгой орфографии.

Правдоподобнее всего, что носители фамилии Дунаеваё — потомки людей, носивших прозвище Дунай или происходивших из мест, связанных с этой рекой. Социальный контекст типичен для крестьянских фамилий: в центральной России Дунаевы часто были однодворцами или государственными крестьянами, а редкое окончание «-аё» могло выделить конкретную ветвь рода. Других версий — например, связи с тюркскими корнями — нет, так как основа явно славянская.