Фамилия Харлаева — женская форма фамилии Харлаев, и её происхождение напрямую связано с мужским личным именем Харлампий. Это имя греческого происхождения означает «радостный свет». В русском быту полное церковное имя Харлампий часто сокращали до народных форм Харлам, Харлан или даже Харлаха. Именно от такого обиходного варианта — Харлай (или Харла) — и пошла фамилия. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Харлая» или «из рода Харлая».

Примечательно, что в основе лежит не просто имя, а имя святого — мученика Харлампия, которого на Руси почитали как защитника от внезапной смерти и покровителя пчеловодов. Поэтому в некоторых регионах, особенно в южнорусских и украинских землях, фамилии Харлаев и Харлаева могли быть особенно распространены среди семей, связанных с пасечным промыслом или просто почитавших этого святого.

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий: основа (личное имя в разговорной форме) плюс типичный патронимический суффикс -ев. В отличие от фамилий на -ов, которые образуются от основ на твёрдый согласный, -ев присоединяется к основам на -й или мягкий согласный (Харлай → Харлаев). Это позволяет легко отличить фамилию от, скажем, Харламов, которая происходит от прозвища, а не от имени.

Встречается фамилия в разных уголках России, но исторически чаще фиксировалась в центральных и поволжских губерниях, а также на Дону и Кубани, где были сильны традиции казачества и почитания святых. В дворянских родословных книгах эта фамилия не значится — её носителями были в основном крестьяне, мещане и священнослужители. Иногда встречается вариант с двойным написанием — Харлаева/Харлаева, но это уже следствие ошибок в документах XIX века, когда путали окончания -ев и -ов.