Фамилия Гарнаев происходит от имени Гарнай. Скорее всего, это уменьшительная форма одного из восточных имён. Самая вероятная версия связывает Гарная с именем Гарун — арабским и древнееврейским именем пророка, которое означает «горный». Менее распространённое объяснение возводит Гарная к имени Зулкарнай, что переводится как «двурогий». Оба варианта указывают на восточное, скорее всего, тюркское или мусульманское происхождение основы, что не редкость для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, бытовавших в татарской среде.

Модель образования проста: к основе Гарнай добавили типичный русский патронимический суффикс -ев, означающий «сын Гарная». Так фамилия закрепилась за потомками человека, которого в быту звали Гарнаем. Фамилия не слишком распространена, но известна благодаря одному яркому носителю. Юрий Александрович Гарнаев (1917—1967) — заслуженный лётчик-испытатель СССР, Герой Советского Союза. В 1964 году он получил это звание за испытания новейшей авиационной техники, и его биография — главное, с чем ассоциируется фамилия Гарнаев в русской истории.