Фамилия Харманаева — женская форма, а её основа, мужская фамилия Харманаев, встречается редко и почти не описана в ономастических справочниках. Если отбросить окончание -а, типичное для русского женского рода, перед нами фамилия с суффиксом -ев, который в русском языке присоединялся к основам на мягкий согласный или -й. Но в данном случае корень явно не славянский, и суффикс мог просто адаптировать иноязычную основу к русской словообразовательной модели.

Наиболее вероятное происхождение — из тюркских или монгольских языков. Основа «Харман» может восходить к тюркскому «харман» — «ток» (место для молотьбы зерна) или к личному имени Харман (встречается у калмыков и бурят). В монгольских языках «хар» означает «чёрный», а «ман» — суффикс, дающий значение «черноватый», «смуглый». Таким образом, прозвище Харманай (или Харман) могло указывать на внешность — смуглого или темноволосого человека. В бурятской ономастике известны имена Харман, Харманай, от которых фамилии образовывались через русский патронимический суффикс -ев.

Географически фамилия Харманаева тяготеет к регионам традиционного расселения бурят и калмыков — Бурятия, Калмыкия, Иркутская область, Забайкалье. Встречается она и у казахов, где основа «харман» может быть искажённым вариантом «карман» (в значении «кошель», «мешок»), но это менее правдоподобно.

Словообразовательная модель проста: к основе Харманай (или Харман) добавили русский суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Харманаев, то есть сын Харманая). Ударение, судя по произношению в бурятской среде, падает на второй слог: Харма́наева. Фамилия не получила широкого распространения за пределами национальных республик, поэтому её носители почти наверняка имеют предков, связанных с кочевым скотоводством или земледелием в степной зоне.