Фамилия Геокчаева — редкий случай, когда географическое название стало родовым именем почти без изменений. Её основа — топоним Геокча, а точнее, озеро Гёйгёль (в старой русской транскрипции — Геок-чай или Геокча). Это озеро находится в Азербайджане, на территории современного Гёйгёльского района, у подножия горы Кяпаз. Таким образом, первый носитель фамилии, скорее всего, был выходцем из тех мест: либо родился на берегу этого озера, либо владел землёй в той долине.

Суффикс «-ев» указывает на стандартную русскую модель образования фамилий от основ, оканчивающихся на «а» или мягкий согласный. В данном случае к основе «Геокча» добавили притяжательный суффикс, и фамилия буквально означала «принадлежащий к Геокче» или «родом из Геокчи». Это типичная «географическая» фамилия, каких много в русском ономастиконе (Москвин, Казанцев, Волгин), но с нерусским корнем.

Интересно, что в фамилии сохранилась старая русская передача азербайджанского названия. После перехода на латиницу и реформы орфографии в самом Азербайджане название пишется как Göygöl, но в русском языке XIX — начала XX века закрепился вариант «Геокча». Поэтому фамилия Геокчаева — своего рода лингвистический артефакт, застывший в дореволюционном написании.

Вероятнее всего, фамилия сформировалась в среде русского или обрусевшего дворянства и чиновничества, служившего на Кавказе. Выходцы из местной знати или переселенцы, получая русское подданство и фамилию по месту происхождения, часто оформляли её именно по такой модели. Встретить Геокчаевых можно в Закавказье и в центральных губерниях России, куда переезжали отставные офицеры и государственные служащие.