Фамилия Дюдяев образована по типичной восточнославянской модели с суффиксом -ев, который присоединяли к основам, оканчивающимся на согласный или йот. В основе лежит прозвище Дюдяй, а оно, в свою очередь, восходит к диалектному слову «дюдя». Так в говорах Верхнего Поволжья, особенно в костромских и ярославских краях, называли дедушку. Слово «дюдя» — ласковое, почти детское, из той же группы, что «дя́дя» или «дю́дя» в значении «дед, старик» (ср. с украинским «дід»). Прозвище Дюдяй, скорее всего, давали ребенку, который был любимцем деда, «дедушкиным внуком», или же самому пожилому мужчине в семье, которого в шутку или с уважением величали по-свойски.

Словообразовательная цепочка проста: диалектное «дюдя» → прозвище Дюдяй → фамилия Дюдяев. Суффикс -ай в прозвищах характерен для северных и северо-восточных русских говоров (ср. Бородай, Гуляй, Молчай) и часто придавал основе оттенок просторечности или ласкательности. Таким образом, фамилия Дюдяев — не от крестильного имени, а от внутрисемейного прозвища, что типично для крестьянской среды, где по имени могли звать редко, а чаще — по родственной роли или характерной черте.

Географически фамилия тяготеет к Верхневолжью: наибольшее число носителей исторически фиксируется в бывших Костромской и Ярославской губерниях. Встречается она нечасто, что объясняется узколокальным бытованием самого слова «дюдя». В центральных и южных областях России прозвище было бы непонятно, поэтому фамилия осталась региональной.

Спорных версий происхождения две, и обе слабы. Первая — от тюркского имени Дюдя (гипотетического): никаких следов такого имени в тюркской ономастике нет. Вторая — от глагола «дюдеть» (диалектное «сильно хотеть, стремиться»): но прозвища от этого глагола не зафиксированы, а фамилии на -яев от глагольных основ редки и обычно имеют другое значение. Самая правдоподобная версия — именно «дедушкина», основанная на живом диалектном слове.

В целом фамилия Дюдяев — яркий пример того, как местное слово, почти забытое сегодня, сохранилось в фамилии и донесло до нас теплое, домашнее обращение к старшему в роду.