Фамилия Гордяев образована от крестильного имени Гордей, которое пришло на Русь из греческого языка и означает «земледелец». Однако в русской традиции это имя быстро обросло дополнительными смыслами: в народном сознании Гордей ассоциировался с гордостью, отсюда и поговорка «Гордым быть — глупым слыть». Фамилия Гордяев — притяжательное прилагательное с суффиксом -ев, указывающим на принадлежность: «чей?» — Гордяев, то есть сын или потомок Гордея. Форма с -ев, а не -ов, возникла из-за мягкого окончания основы (Гордей — Гордеев), но под влиянием акающего произношения «Гордей» превратилось в «Гордяй», что и закрепилось в написании. Это нередкий случай, когда фамилия фиксирует не литературную, а разговорную форму имени.

В русских говорах слово «гордяй» могло также означать «гордец», «зазнайка», так что не исключено, что фамилию могли дать и напрямую — как прозвище человеку с соответствующим характером. Но более вероятно, что основой послужило именно имя: прозвищный вариант Гордяй встречается в старых документах, например, в новгородских писцовых книгах XV–XVI веков. Фамилия распространена преимущественно в центральных и северных регионах России, особенно в бывших вотчинах Новгородской земли, где имя Гордей было популярно.

С точки зрения словообразования, Гордяев стоит в ряду фамилий, образованных от полных форм имени: Гордеев, Гордиенко, Гордюков. Но если Гордеев — стандартный вариант от канонического Гордей, то Гордяев — более редкий, народный, с усечением и смягчением. Такая модель характерна для крестьянской среды, где имя часто переделывали на свой лад. Социально носители фамилии, скорее всего, были из крестьян или посадских людей, реже — из духовенства, поскольку в церковной среде предпочитали книжную форму Гордеев.

Встречаются варианты написания через «о» — Гордяев или Гордяёв, но первый закрепился как основной. В дореволюционных метриках фамилию могли записывать и как Гордяевъ.