Фамилия Гагиев неоднородна по происхождению — в ней сошлись как минимум две разные линии, и ответ на вопрос «откуда она» зависит от того, о какой ветви идёт речь. Первая версия ведёт к древнееврейскому имени Гагий, что значит «бессмертный». Это имя носил Гагий Никопольский (Армянский), один из сорока пяти христианских мучеников, казнённых в 319 году в Никополе Армянском при императоре Лицинии. Память этого святого отмечается 10 (23) июля. В таком случае фамилия образована по типичной модели от крестильного имени: к основе Гагий добавили фамильный суффикс -ев, и получилось Гагиев — буквально «сын Гагия». Эта версия наиболее вероятна для семей, чьи предки принадлежали к православной традиции.

Вторая версия опирается на славянский корень и прозвище Гага. Гага — это северная морская птица, известная ценным пухом. Прозвище могли дать человеку, который занимался промыслом этой птицы или добычей её пуха. От прозвища Гага пошли фамилии Гагин, Гагиев и другие. Исторические документы подтверждают бытование такого прозвища в русских землях: известен Василий Андреевич Гага Шастунов (Ярославль, XV век), от него — Алфер Гагин, новгородский посадник (1478 год), а также Павел Михайлович Гагин (1568 год, Ярославль). Эти записи показывают, что основа Гага была распространена в северо-западных и центральных областях Руси.

Форма Гагиев, а не Гагин, указывает на то, что фамилия могла сложиться позже, когда суффикс -ев стал активно вытеснять -ин в некоторых регионах, или что прозвище было оформлено по церковнославянскому образцу. В любом случае, обе версии не исключают друг друга: в разных семьях фамилия могла возникнуть независимо — одни вели род от христианского имени Гагий, другие от прозвища Гага. Разобраться, какая история верна для конкретного носителя, помогают архивные записи и география: если предки жили в районах промысла морской птицы (север Европейской России) — вероятнее прозвищное происхождение; если же в южных или центральных регионах с сильной церковной традицией — скорее имя Гагий.