Фамилия Фаляев происходит от личного имени или прозвища Фаляй. Чаще всего его считают уменьшительной формой канонического имени Фалалей, которое возводят к греческим словам thallō («цвести») и elaia («маслина»), отсюда значение «цветущая маслина». Однако у этого имени есть и другая, бытовая сторона. Владимир Даль в «Толковом словаре живого великорусского языка» зафиксировал слово «фалалей» в значении «простак, разиня». Поэтому не исключено, что Фаляем в народе могли прозвать бесхитростного или медлительного человека — в таком случае фамилия отражает не церковное имя, а уличное прозвище по характеру.

Есть и третья версия, связанная с восточными корнями. Имя Фаляй могло восходить к мусульманским именам Фаллях, что значит «хлебопашец, пахарь, земледелец», или Фалях — «счастье, успех, удача, счастливая судьба, услада, обилие». Эта гипотеза правдоподобна для регионов с татаро-башкирским или иным тюркским населением, где подобные имена были распространены.

Словообразовательная модель проста: к основе Фаляй добавили типичный русский суффикс принадлежности -ев, который указывает на родство по отцу. Так что Фаляев — буквально «сын Фаляя», потомок человека с таким именем. Фамилия встречается в Поволжье и на Урале, что косвенно поддерживает версию о восточном происхождении части носителей, хотя для большинства, вероятно, первичным было всё же имя Фалалей в его разговорной форме.