Фамилия Героев образована от прозвища Герой. В основе — слово, которое в русском языке закрепилось за храбрецом, доблестным человеком, совершающим подвиги. Однако не стоит торопиться с однозначным выводом: в крестьянской и посадской среде прозвища часто давались с иронией, «навыворот». Героем могли назвать и того, кто храбростью не отличался, — такая контрастная кличка была распространённым приёмом народной ономастики. Поэтому фамилия Героев может вести начало как от уважительного прозвища, так и от насмешливого.

Словообразовательная модель проста: к основе «герой» добавили патронимический суффикс -ев, который в русских фамилиях указывает на принадлежность («чей?» — сын Героя). Форма Героев, а не Героев, закрепилась под влиянием церковнославянского или литературного произношения (ср. фамилии Алексеев, Андреев).

По происхождению фамилия недворянская: в среде служилого дворянства прозвище Герой не фиксируется, а в крестьянских и мещанских переписях XVIII–XIX веков такие именования встречаются редко. Это говорит о том, что фамилия могла быть «кабинетной» — искусственно созданной в духовных семинариях, где ученикам нередко давали фамилии по отвлечённым понятиям (Героев, Ангелов, Милосердов). Семинаристы с фамилией Героев могли получить её за успехи в учёбе или за бойкий нрав.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским регионам, где прозвища на -ой (Герой) были естественнее, чем в северных говорах. Встречается она и у донских казаков, где ценилась воинская доблесть и прозвища-характеристики были в ходу. Таким образом, предки современных Героевых могли быть как семинаристами, так и казаками, получившими прозвище за удальство, или крестьянами, которых соседи в шутку называли героями.