Фамилия Фалелеева образована от мужского имени Фалелей. В основе лежит каноническое церковное имя Фалалей, которое пришло в русский язык из греческого и означает «цветущая маслина» или «прекрасный как маслина». Со временем, в результате народного произношения, начальный «Фале-» закрепился вместо книжного «Фала-», что и дало форму Фалелей. Фамилия была построена по самой распространённой в русской ономастике модели: к основе имени добавили суффикс принадлежности -ев (вместо -ов после мягкого согласного «л»). Таким образом, Фалелеева буквально означает «дочь (или жена) Фалелея».

Фамилия довольно редкая и несёт в себе отпечаток церковной традиции. Имя Фалалей в святцах носил один из раннехристианских мучеников, поэтому оно было допустимо для наречения, но не входило в число самых популярных имён. В крестьянской и купеческой среде такие «редкие» имена давали либо по обету, либо в честь святого, почитаемого в данной местности. Поэтому носители фамилии Фалелеевы, скорее всего, происходят из среды, где сохранялась строгая приверженность церковному календарю, — возможно, из старообрядческих общин или из семей, где имя передавалось по родовой традиции.

Интересно, что в некоторых говорах имя Фалелей могли переосмыслить как прозвище, связанное с глаголом «фаля» (хвастун, пустой человек), но это вторичное, народно-этимологическое сближение. Первичным и достоверным остаётся крестильное происхождение. Фамилия не получила широкого географического распространения: её очаги фиксируются в основном в центральных регионах России и в Поволжье, что подтверждает её связь с конкретными родовыми гнёздами, а не с массовым присвоением.

В написании фамилии встречается вариант с одной буквой «л» — Фалеева, что может быть следствием упрощения в документах XIX века или просто ошибки писаря. Однако форма с двойным «л» (Фалелеева) более точно отражает исходное имя и считается нормативной. С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду таких же редких отыменных образований, как Фалалеев, Фалалеевский, но отличается именно народным произношением основы.