Фамилия Граблев — это отчество второго порядка, то есть «внучий» патроним. Она отвечает на вопрос «чей внук?»: Граблев — сын Грабля, внук человека по имени Граб. Такая двойная ступень родства (дед → отец → внук) указывает на древность фамилии. Именование Грабль образовано от мирского имени Граб с помощью суффикса -ль, по той же модели, что Ярославль от Ярослав или Яковль от Яков.

В основе лежит имя Граб — по названию дерева. Давая младенцу такое имя, родители желали, чтобы природа воспринимала его как своего и чтобы к нему перешли полезные качества этого дерева. Граб известен огромной прочностью: в старину из него делали даже оси для телег. Нарекая сына Грабом, родители хотели, чтобы он вырос сильным, здоровым и выносливым.

Слово «граб» есть во всех славянских языках. Предположительно, оно родственно глаголу «грабить» в значении «грести». Дерево назвали так потому, что с него на корм скоту «сгребали» (срывали) листья и ветки. В пользу этой версии говорит и латинское название граба — carpinus, от carpo — «рвать, обрывать».

Есть и другая гипотеза: фамилия Граблев может быть русифицированным вариантом немецкой фамилии Грабле. Немецкое прозвище образовано от слова Graben — «канава». Грабле могли прозвать человека, жившего рядом с канавой или оврагом, либо землекопа. Эта версия менее вероятна для центральной России, но возможна для регионов, где жили немецкие колонисты.

Источники фиксируют носителей фамилии на Вятке и в Сибири. В Книге памяти Кировской области записан крестьянин-единоличник Никита Алексеевич Граблев, родившийся в 1870 году в деревне Ворончихино Немского района. В Книге памяти Алтайского края упоминается экспедитор хлебозавода Сергей Емельянович Граблев, родившийся в 1910 году в Вятской губернии и живший в Барнауле. Оба случая подтверждают, что фамилия была распространена среди крестьянского и рабочего сословия вятского края, а затем ушла с переселенцами на Алтай.