Фамилия Дурнаев образована от прозвища Дурнай. В её основе лежит прилагательное «дурной» — в старом значении не столько «глупый», сколько «плохой, негодный, злой». Однако не стоит торопиться с выводом, что предок был неудачником или злодеем. В русских говорах «дурным» могли называть человека своенравного, упрямого, не поддающегося общему порядку, — того, кого сейчас назвали бы «с характером». Прозвище такого рода нередко давали с долей иронии или как оберег: считалось, что злые силы не тронут того, кого уже назвали «плохим».

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ев присоединён к основе на мягкий согласный (Дурнай → Дурнаев). Форма Дурнай — это краткая, усечённая форма от Дурной, что встречается в диалектах и старых документах. Аналогично появились фамилии Дурнов, Дурново, Дурницын, но Дурнаев стоит несколько особняком: суффикс -ай указывает на возможное тюркское влияние или на южнорусскую диалектную черту, где такие усечения были распространены.

Географически фамилия редкая. Основные очаги — Поволжье и центральные области России. Встречается она и среди мордвы, что неудивительно: в этих краях русские прозвища часто переходили к соседним народам вместе с крещением. В дореволюционных метрических книгах Дурнаевы фиксируются в основном как крестьяне и мещане.

Словообразовательный разбор показывает, что фамилия не имеет отношения к «дурману» или «дурнишнику» — это чисто прозвищная модель. Если сравнивать с однокоренными, то Дурнаев — более редкий вариант, чем, скажем, Дурнов, что делает его особенно ценным для локальной истории: за такой фамилией чаще стоит не массовый слой, а конкретная семья с устойчивым прозвищем.